DE69420964T3

DE69420964T3 - Verbesserung eines prozesses für videokopierschutz zum einbringen von horizontalen und vertikalen bildverzerrungen

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Publication number: DE69420964T3
Application number: DE69420964T
Authority: DE
Inventors: Peter J. El Granada WONFOR; Alistair J. Woodley KNOX; Jeremy J. Uxbridge CORCORAN; John O. Cupertino RYAN; Ronald Cupertino QUAN
Original assignee: Macrovision Corp
Current assignee: Rovi Corp
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: US5583936A; US20010026617A1; US5748733A; CN1078425C; DE69420964T2; DE69420964D1; CN1200561C; PL175324B1; ATE221713T1; AU7017194A; US6501842B2; EP0923241A2; ID19989A; US20020018564A1; JP3272363B2; US20100021133A1; EP0923241A3; TW232110B; MY112706A; HK1013756A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Modifizieren eines kopiergeschützten Videosignals.
Video-Kopierschutzverfahren sind allgemein bekannt. Ein Beispiel dafür ist das US-Patent Nr. 4,631,603, das die Modifikation eines Videosignals beschreibt, so dass ein Fernsehempfänger noch ein normales Farbbild von dem modifizierten Videosignals liefert, während das Videoband, welches das modifizierte Videosignal aufzeichnet, im allgemeinen unbrauchbare Bilder erzeugt.
Um das zu erreichen, werden zu dem konventionellen Videosignal während des vertikalen Austastintervalls eine Vielzahl von Pseudo-Synchronisationsimpulsen addiert und jedem der Pseudo-Synchronisationsimpulse folgt ein positiver Impuls mit einer geeigneten Amplitude und Dauer. Im Ergebnis dessen führt das automatische Verstärkungssteuerungssystem in einem Videorecorder eine falsche Messung des Videopegels durch, wodurch ein nicht-ordnungsgemäßes Aufzeichnen des Videosignals bewirkt wird. Das Ergebnis ist eine nicht annehmbare Bildqualität bei der Wiedergabe.
Somit bewirkt dieser dem Stand der Technik entsprechende "Basis-Kopierschutzprozess", dass ein Videosignal mit einer unnormal niedrigen Amplitude aufgezeichnet wird, wenn ein Kopierversuch unternommen wird. Einige der Effekte, die beobachtet werden, wenn die ungesetzliche Kopie übertragen wird, sind das horizontale Zerreißen des Bildes (Positionsverlagerung) und die vertikale Verlagerung des Bildes. Ob das erfolgt oder nicht, ist oft in hohem Maße von dem Bildinhalt abhängig, d.h. davon, ob in dem Bild weiße (helle) und schwarze (dunkle) Flächen vorhanden sind. Daher liefert dieser, dem Stand der Technik entsprechende Prozess, wenn er auch im allgemeinen einen ausgezeichneten Kopierschutz bietet, bei einigen Kombinationen von Videobandrecordern (wie zum Beispiel Videokassettenrecordern) und Fernsehgeräten ein Bild, das von Personen betrachtbar ist, die eine schlechte Bildqualität tolerieren wollen.
Die WO-A-91/16791 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, um das unberechtigte Kopieren von Videosignalen auf einem Band zu verhindern. Bei einer Anzahl von Bildzeilen sind die zugehörigen Zeilen-Synchronisationsimpulse entfernt, und weitere Impulse sind substituiert. Ein Band-Aufzeichnungsgerät erkennt nicht die eingefügten Impulse, und folglich wird eine Vollbild-Synchronisation gestört. Außerdem ist ein zusätzlicher Impuls nach einem Farb-Synchronisationssignal addiert. Dadurch kann die Verstärkungssteuerung von einem Band-Aufzeichnungsgerät nachteilig beeinflusst werden. Eine Verstärkung dieses Effekts kann erreicht werden, indem ein weiterer zusätzlicher Impuls entgegengerichtet zu dem zusätzlichen Impuls und ebenfalls nach dem Farb-Synchronisationssignal zur Verfügung gestellt wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, zu versuchen, den bekannten Kopierschutz zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Modifizieren eines kopiergeschützten Videosignals zur Verfügung gestellt, um den Kopierschutz zu verbessern, bei dem das nicht-modifizierte, kopiergeschützte Videosignal dazu ausgestaltet ist, um zu bewirken, dass ein Videosignal mit reduzierter Amplitude auf der Kopie aufgezeichnet wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Addieren einer Wellenform zu dem nicht-modifizierten, kopiergeschützten Videosignal, um ein modifiziertes Videosignal mit verbessertem Kopierschutz zur Verfügung zu stellen, das normal auf einem Fernsehgerät oder Monitor angezeigt werden kann,
wobei die Wellenform dazu ausgestaltet ist, wenn in Kombination mit dem Videosignal mit reduzierter Amplitude, das auf der Kopie aufgezeichnet ist, um einen Video-Rücksprung zu bewirken,
wobei die Wellenform zu dem Überabtast-Bereich des Videosignals addiert wird, und
wobei die Wellenform für aktives Video an dem Ende einer horizontalen Zeile substituiert wird und sich unmittelbar vor einem horizontalen Synchronisationssignal befindet, oder
wobei die Wellenform für aktives Video in den letzten Zeilen von einem Videogebiet substituiert wird und sich unmittelbar vor einem vertikalen Synchronisationssignal befindet.
In einer Ausführung wird die Wellenform zu dem Videosignal addiert, indem ein Bereich des Videosignals ausgetastet und die Wellenform zu dem ausgetasteten Bereich addiert wird.
In einer bevorzugten Ausführung wird nur aktives Video ausgetastet.
In einer Ausführung der Erfindung, in der die Wellenform zu den horizontalen Zeilen des Videosignals addiert wird, wird die rechte Kante des Bildes durch ein "Karo-Muster" (wie ein Dame-Brett) ersetzt, das aussieht, als ob es aus schwarzen und grauen Rechtecken besteht. Die Breite dieses Karomusters ist so gewählt, dass es innerhalb des Überabtast-Teilbereiches (nicht sichtbar) des Bildes liegt, wenn es auf einem Standard-Fernsehempfänger angezeigt wird. Es ist so zu verstehen, dass, wenn der Bildinhalt hell ist (wie zum Beispiel mittelgrau), bei einer unnormal niedrigen Signalamplitude die linke Kante des schwarzen Rechteckes in bestimmten Videozeilen einen frühen, horizontalen Rücksprung auslöst, der ein ins Negative gehender (zu dem Austastpegel hin) Übergang ist. Wenn der Bildinhalt dunkel ist, löst die rechte Kante des grauen Rechtecks (benachbart einer dunklen Bildfläche) in bestimmten Videozeilen einen frühen Rücksprung aus, der ebenfalls ein ins Negative gehender Übergang ist. (Die Beschreibung der Video-Wellenformen hierin folgt der Gepflogenheit, dass die positive Amplitude weiß und die negative Amplitude schwarz ist).
Das horizontale Modifikations-Karo-Muster kann mit einer Frequenz erzeugt werden, die zu der Folgefrequenz des Videogebietes asynchron ist, so dass es aussieht, als ob sich das Karo-Muster auf dem Bild langsam nach oben oder unten bewegt und dies mit einer Geschwindigkeit, dass jeder gegebene Punkt etwa 1 Sekunde braucht, um im Bild von unten nach oben oder umgekehrt zu wandern. Dieses Karo-Muster hat keinen Einfluss auf das Bild, wenn eine Originalkassette (autorisierte Kassette) wiedergegeben wird, da in dem Fernsehgerät keine Signalzustände vorhanden sind, die in irgendeiner weise unnormal sind.
Wenn jedoch eine illegale Kopie (nicht-autorisierte oder Piratenkopie) der Kassette unter Verwendung eines Videobandrecorders wiedergegeben wird, bewirkt die Signaldämpfung, die sich aus den vorher beschriebenen, dem Stand der Technik entsprechenden Kopierschutzprozessen in Kombination mit dem Karo-Muster ergibt, dass der horizontale Rücksprung des Fernsehgerätes in jeder Videokopie, je nach Bildinhalt und den Parametern des Videobandrecorders und des Fernsehapparates, früh auftritt, wo entweder das schwarze oder das graue Rechteck vorhanden ist. Die schwarzen Karos und die grauen Karos können jeweils, je nach dem Inhalt des vorhergehenden, aktiven Videobildes, einen Übergang mit ausreichender Amplitude bewirken. Wenn der Bildinhalt hell (weiß) ist, bewirkt die linke Kante des schwarzen Karos einen ins Negative gehenden Übergang zu Schwarz. Wenn der Bildinhalt dunkel ist, bewirkt die rechte Kante des grauen Karos einen ins Negative gehenden Übergang von Grau zu der nachfolgenden dunklen Fläche (normalerweise der Austastpegel). Die Differenz zwischen den Zeilen, die in Schwarz oder Grau enden, bewirkt wiederum eine horizontale Verlagerung der Bildinformation, d.h. ein Wackeln, das sich auf dem Bild langsam nach oben oder nach unten bewegt.
Die Neigung eines Fernsehapparates zum Rücksprung (frühes Ausführen des horizontalen Rücklaufes) wird ausgenutzt, indem der Hell-Dunkel-Übergang (die linke Kante des schwarzen Karos oder die rechte Kante des grauen Karos) vor der Anordnung des echten Horizontalzeilen-Synchronisationssignals zur Verfügung gestellt wird. Der in dieser Weise ausgelöste frühe Rücksprung bewirkt, dass die Bildinformation auf der folgenden Zeile fortschreitet, d.h. dass sie um einen Betrag horizontal nach rechts verlagert wird, der gleich der Entfernung zwischen dem negativen Übergang und der Position der vorderen Kante des echten horizontalen Synchronisationssignals ist. Dieser Vorgang bewirkt ein "Zerreißen" (eine horizontale Neupositionierung) der Bildinformation.
Eine etwa gleiche Modifikation in Vertikalrichtung des Bildes setzt abwechselnd dunkle und weiße Bänder an die Stelle des aktiven Video in einige der letzten Zeilen ausgewählter Videogebiete in dem unteren Überabtast-Bereich des Bildes genau vor dem vertikalen Austastintervall und/oder sich in einige der ersten Zeilen des vertikalen Austastintervalls erstreckend, ein.
Diese Vertikalfrequenzmodifikation kann auf mehreren Wegen erfolgen. In einer Ausführung werden mehrere der aktiven Videozeilen (ungefähr fünf) direkt vor dem vertikalen Synchronisationssignal so ausgestaltet, dass sie zwischen dem Austastpegel und dem Graupegel (normalerweise etwa 30% der Weiß-Spitze) mit einer Frequenz von etwa 1 bis 5 Zyklen pro Sekunde abwechseln. Das kann ein Trommel-Servo-Entsperren in dem kopierenden Videobandrecorder bewirken oder einen irrtümlichen vertikalen Rücksprung in dem Fernsehgerät bewirken, was zur Folge hat, dass das Bild von der nicht-autorisierten Kopie eine vertikale Instabilität (es springt nach oben und unten) mit dieser speziellen Frequenz zeigt, wodurch die Bildqualität wesentlich verschlechtert wird. In einer anderen Version werden zwei bis fünf Zeilen von abwechselndem (modulierten) Weiß-Schwarz-Weiß am Ende jedes oder der abwechselnden Videogebiete mit demselben Ergebnis, dem Verlust der vertikalen Sperre in einem kopierenden Videobandrecorder oder in dem wiedergebenden Fernsehgerät, eingesetzt, um das eingesetzte Muster als ein vertikales Synchronisationssignal zu interpretieren, wenn die Videosignalamplitude durch das Reagieren der automatischen Verstärkungssteuerungsschaltung (AGC) auf ein Kopierschutzsignal vermindert ist.
Diese vertikalen Modifikationen können in einige der ersten Zeilen des nachfolgenden vertikalen Austastintervalls ausgedehnt werden.
Somit sichern die Verfahren gemäß den Ausführungen der Erfindung optimale Bedingungen in Form des Bildinhaltes, um zu bewirken, dass der maximale Pegel der subjektiven Verschlechterung (1) der wiedergegebenen Bildqualität der nicht-autorisierten Kopie und (2) der Aufzeichnungs- und Wiedergabefunktionen von Videobandrecordern erreicht wird.
Das Fernsehgerät führt in Reaktion auf die horizontalen und vertikalen Modifikationen irrtümlicherweise den horizontalen oder vertikalen Rücksprung an einen unnormalen Punkt aus. In der gleichen Weise, in der ein Fernsehgerät das Signal falsch interpretiert, können ebenfalls sowohl der Aufzeichnungs-Videobandrecorder beim Herstellen der Kopie als auch der Wiedergabevideobandrecorder beim Wiedergeben der Kopie beeinträchtigt werden. In diesem Falle ist die Farbschaltung des Videobandrecorders betroffen, wobei sich eine Bildverschlechterung zusätzlich zur Bildverschlechterung ergibt, die durch das Basis-Kopierschutzverfahren bewirkt wird. Das ist ein zusätzlicher Effekt zu dem, was bisher beschrieben wurde und er tritt auf Grund der speziellen Art und Weise ein, in der ein Videobandrecorder die Farbinformation verarbeitet. Die Bildverzerrungen enthalten eine ungenaue Farbwiedergabe und unterbrochenen oder permanenten Farbverlust. Die Modifikationen zerstören somit ferner, zusätzlich zur Verschlechterung der Bildqualität, die durch das vorher beschriebene, dem Stand der Technik entsprechende Basis-Kopierschutzverfahren bewirkt wird, den Unterhaltungswert der illegalen Kopie.
Eine dritte Modifikation, die für das Videosignal erfolgen kann, schließt das Verengen der horizontalen Synchronisationsimpulse ein. In Kombination mit einem kopiergeschützten Videosignal, das beim Wiederaufzeichnen (Kopieren) eine verminderte Signalamplitude aufweist, bewirkt diese Verengung das Abtasten von unechten vertikalen Synchronisationssignalen durch einen Videobandrecorder oder ein Fernsehgerät, wodurch bewirkt wird, dass ein vertikaler Rücksprung woanders als zu Beginn eines Gebietes erfolgt und auf diese Weise die Bildqualität weiter verschlechtert. Diese Modifikation engt die Breite (Dauer) der horizontalen Synchronisationsimpulse auf bestimmten Zeilen (wie zum Beispiel den Zeilen 250–262) des Videogebietes ein. Diese eingeengten horizontalen Synchronisationsimpulse lösen, wenn sie mit einem Videosignal mit verminderter Amplitude kombiniert sind, einen unechten vertikalen Rücksprung in vielen Fernsehgeräten und Videobandrecordern aus und verschlechtern dadurch das wiedergegebene Bild weiter. Das Einengen der horizontalen Synchronisationsimpulse erhöht dort, wo ein Karomuster vorhanden ist (Zeilen 10 bis 250), weiterhin die Karomusterverzerrung, wenn eine illegale Kopie hergestellt wird.
Es ist beobachtet worden, dass die Verschlechterung der Bildqualität, welche durch die Verfahren der Erfindung bewirkt wird, insbesondere dort nützlich ist, wo das dem Stand der Technik entsprechende Kopierschutzverfahren eine relativ geringe Verschlechterung der Bildqualität oder eine relativ geringe Verschlechterung des Aufzeichnens oder der Wiedergabe des Videobandrecorders bewirkt. Somit verringert die Kombination des dem Stand der Technik entsprechenden Verfahrens mit dem vorliegenden Verfahren den Unterhaltungswert der illegalen Kopie bei einer viel größeren Kombination von Videobandrecordern und Fernsehempfängern wesentlich, als das durch das dem Stand der Technik entsprechende Basisverfahren erfolgt.
Das Vorsehen des horizontalen Karo-Musters oder der vertikalen Modifikation nur in dem Überabtast-Bereich des Fernsehbildes sichert, dass beim Betrachten der Original-Aufzeichnung oder des Originalsignals das Karo-Muster oder die vertikale Modifikation nicht sichtbar sind und es dem Betrachter der Original-Aufzeichnung nicht bekannt ist, dass diese Muster vorhanden sind.
In anderen Ausführungen kann der Verfahrensnutzer aus Effektivitätsgründen einen Kompromiss hinsichtlich der Bildfläche eingehen (der Nutzer kann wählen, einen Kompromiss bezüglich der Sichtbarkeit des Verfahrens einzugehen, wenn die "legale" Aufzeichnung abgespielt wird, um die Kopierschutzeffektivität des Verfahrens zu verbessern). Somit können sich die Modifikationen unter Verletzung der Rundfunk-Fernseh-Standards in den sichtbaren Bereich des Videogebietes erstrecken, jedoch bei vielen Anwendungen noch akzeptabel sein. Ferner lässt in einer anderen Ausführung das Verfahren einen Kompromiss hinsichtlich der Abweichungen von den zugelassenen Signalstandards zu, um die Kopierschutzeffektivität weiter zu verbessern.
Das modifizierte Signal wird in jedem Falle auf einem Fernsehempfänger oder einem Monitor normal angezeigt, vorausgesetzt, dass das Signal die korrekte Amplitude aufweist. Wenn die modifizierte Signalamplitude verringert ist, wie auf einer illegalen Kopie, sind die Bedingungen für einen Fernsehempfänger optimiert, um ein verzerrtes Bild anzuzeigen und für einen Videorecorder sind sie optimiert, um ein verzerrtes Bild wiederzugeben. Das ist der Fall in einer Videobandrecorder-Rückkopiersituation, in der zwei Videobandrecorder verwendet werden, wenn die Aufzeichnung, welche (illegal) kopiert ist, mit einem Basis-Kopierschutzverfahren ausgestattet ist, zum Beispiel mit dem Verfahren von US-Patent 4,631,603.
Die vorher beschriebenen Videosignalmodifikationen haben zusätzlich dazu, dass sie einen Mangel an horizontaler oder vertikaler Stabilität in einem Fernsehempfänger bewirken, die gleichen Effekte, wie sie vorher bei einem typischen Videokassettenrecorder (Videobandrecorder) beschrieben wurden, sowohl beim Aufzeichnen als auch bei der Wiedergabe. Videokassettenrecorder nutzen die Vorderkante des horizontalen Synchronisationsimpulses, um das Synchronsignalgatter korrekt zu positionieren. Wenn das Synchronsignalgatter nicht korrekt positioniert ist, wird das Farbsynchronsignal nicht ordnungsgemäß abgetastet und das Ergebnis ist ein Farbverlust oder verzerrte Farben. Die horizontalen Modifikationen bewirken eine falsche Interpretation der Position der vorderen Kante des horizontalen Synchronisationssignals. Das ist der Fall bei Videokassettenrecordern, die sowohl beim Aufzeichnen als auch bei der Wiedergabe einer (kopiergeschützten) Kopie beteiligt sind, wodurch sich Farbverlust und Farbverzerrung ergeben. Dieser Effekt kann auch unabhängig in dem Fernsehgerät hervorgerufen werden. In der gleichen Weise, in der ein Fernsehgerät dazu neigt, die vertikale Arretierung im Ergebnis dieses Prozesses zu verlieren, ist das auch bei einem Videokassettenrecorder der Fall. Das Ergebnis ist ein Verlust der Trommel-Servo-Arretierung in dem Videokassettenrecorder.
Die hierin offenbarten Modifikationen sichern, dass die geforderten Bedingungen für eine maximale Bildzerreißung immer vorhanden sind, ohne dass man sich auf den Zufall verlässt, dass diese Bedingungen auftreten (dass das spezielle Bild angezeigt wird). Daher hat der vorher beschriebene Prozess, der die horizontalen und/oder vertikalen Modifikationen und/oder die horizontale Synchronisationsimpulsverengung enthalten kann, eine wesentliche Bedeutung bei der Verbesserung des dem Stand der Technik entsprechenden Basis-Kopierschutzverfahrens und darüber hinaus bei der Verbesserung jedes Kopierschutzverfahrens, welches die Amplitude des Videosignals verringert, das aufgezeichnet wird, wenn ein nicht-autorisierter Kopierversuch unternommen wird.
Horizontale Bildinstabilität beim illegalen Kopieren von Videobändern kann verursacht werden durch nachhorizontale Pseudo-Synchronisationsimpulse mit einer Amplitude von etwa –20 IRE (–40 IRE entsprechen einer normalen Synchronisationsamplitude) und einer Breite von etwa 1–2 μs, die in einer Größenordnung von 1–2 μs hinter dem Farbsynchronisationsimpuls in der Position variieren.
Wenn auch die Ausführungen hierin speziell im Zusammenhang mit dem NTSC-Fernsehstandard betrachtet werden, gelten sie mit einer entsprechenden Modifikation auch für den SECAM- oder PAL-Fernsehstandard.
Nachfolgend werden hierin Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in
1a und 1b ein normales Bild bzw. ein modifiziertes Bild mit einem horizontalen Modifikations-Karo-Muster und die Lage einer vertikalen Modifikation;
2a und 2b ein Bild, das sich aus einem Videosignal mit normaler Amplitude ohne bzw. mit einem Karo-Muster ergibt;
3a, 3b und 3c Bilder von 2a und 2b, angezeigt auf einem Fernsehgerät mit einem Videosignal mit verringerter Amplitude, mit bzw. ohne Karo-Muster und vertikaler Modifikation;
4 einen Bereich eines Videosignals mit einem Karo-Muster;
5a und 5b einen Bereich eines Videosignals mit einer vertikalen Modifikation, die sich in das horizontale und vertikale Austastintervall erstreckt bzw. mit einer vertikalen Modifikation, die sich in das vertikale Austastintervall erstreckt;
5c eine zusätzliche vertikale Modifikation, die sich in das horizontale Austastintervall erstreckt;
6a, 6b und 6c eine Schaltung für das Modifizieren von Videosignalen gemäß einer Ausführung der Erfindung;
7a und 7b Wellenformen, die den Betrieb der Schaltung der 6a, 6b und 6c erläutern;
8 eine Einzelheit eines Flimmergenerators der Schaltung von 6b;
9 eine andere Ausführung einer Schaltung für das Modifizieren eines Videosignals;
10 eine dem Stand der Technik entsprechende Synchronisationssignal-Trennschaltung;
11a bis 11o Video-Wellenformen, die eine horizontale Synchronisationsimpulsverengung erläutern;
12a ein Blockdiagramm einer Schaltung für die horizontale Synchronisationsimpulsverengung;
12b Wellenformen, die den Betrieb der Schaltung von 12a erläutern;
13a und 13b eine Ausführung einer Schaltung für die horizontale Synchronisationsimpulsverengung;
14a und 14b Blockdiagramme der Vorrichtung für das Kombinieren der Synchronisationsimpulsverengung mit den horizontalen und vertikalen Modifikationen eines Videosignals;
15 eine Schaltung für die Verbesserung eines Karo-Musters, die Nach-Synchronisationsimpulse verwendet; und
16a bis 16e Wellenformen, die den Betrieb der Schaltung von 15 erläutern.
1a zeigt ein normales Fernsehbild 10 (ohne jede aktuelle Videoinformation), d.h. einschließlich des linken und rechten Überabtast-Bereiches 14, 16 und der oberen und unteren Überabtastposition 7, 9. Der Bereich des Bildes innerhalb der gestrichelten Linie 13 ist das sichtbare Video 11.
Der Überabtast-Bereich eines Fernsehbildes ist, wie gut bekannt ist, der Bereich des Fernsehbildes, der bei einem Standard-Fernsehgerät nicht sichtbar ist. Wegen konstruktiver Beschränkungen und ästhetischer Betrachtungen, sind Standard-Fernsehgeräte durch den Hersteller eingestellt, um etwas weniger als 100% der Fläche des übertragenen Bildes anzuzeigen. Die Bereiche des Fernsehbildes, die normalerweise nicht sichtbar sind, werden als Überabtast-Bereich bezeichnet. Diese Bereiche sind auf einem Videomonitor professionellen Typs mit Unterabtast-Fähigkeit sichtbar. Alle Standard-Fernsehempfänger werden jedoch in einer Überabtast-Betriebsweise betrieben und daher würden die zugefügten Karo-Muster und die modifizierten Zeilen an dem Ende jedes Gebietes auf solchen Standard-Fernsehempfängern, wie sie in den USA und woanders verkauft werden, nicht sichtbar sein.
1b zeigt ein modifiziertes Fernsehbild 12, das ebenfalls die Überabtast-Bereiche 14, 16 enthält. In dem rechten Überabtast-Bereich 16 ist ein Karo-Muster 20 von abwechselnden grauen Rechtecken 24 und schwarzen Rechtecken 26 vorgesehen. Diese Karo-Muster-Information 24, 26 liefert die Kopierschutzverbesserung, wie es nachfolgend beschrieben wird. In der Anzeige des Bildes 12 auf einem Standard-Fernsehgerät würde das Karo-Muster 20 nicht sichtbar sein, da es sich in dem Überabtast-Bereich 16 befindet. Die vertikale Signalmodifikation wird in den unteren Überabtast-Bereich 9 eingesetzt und ist daher ebenfalls nicht sichtbar.
2a zeigt ein Videogebiet 30, das die linken und rechten Überabtast-Bereiche 32, 34 enthält, wobei in dem aktiven Video 36 ein vertikales und ein horizontales Bildelement 38 (wie zum Beispiel ein Kreuz) enthalten ist. Dieses Gebiet 30 entspricht dem Stand der Technik und das Karo-Muster sowie das vertikale Modifikationssignal sind, wie deutlich sichtbar ist, nicht enthalten. Jegliche Verminderung der Signalamplitude fehlt ebenfalls, d.h. der dem Stand der Technik entsprechende Kopierschutzprozess ist nicht enthalten.
2b zeigt das Gebiet 30 mit der Addition eines Karo-Musters 42 in dem Überabtast-Bereich 34 außerhalb des Randes 13 und mit der Addition eines vertikalen Modifikationsmusters 87 zum unteren Überabtast-Bereich 9. Da hier eine normale Signalamplitude vorhanden ist, haben das Karo-Muster 42 und/oder das vertikale Muster 87 keinen Einfluss auf das Aussehen des Kreuzes 38, das normal dargestellt ist. Es ist so zu verstehen, dass 2b das darstellt, was auf einem Monitor erscheinen würde, der die gesamte Fläche zeigt und was nicht auf einem normalen Fernsehempfänger erscheinen würde.
Es ist nicht möglich, eine grafische Darstellung des Einflusses dieser Signale auf einen Videokassettenrecorder zu zeigen. Ein Fernsehgerät zeigt künstliche Darstellungsprodukte infolge der unnormal niedrigen Signalamplitude an. In diesem Falle sind die Servosysteme der Videokassettenrecorder gestört, wodurch positionell instabile Bilder entstehen.
3a zeigt ein Bild 50, das die Folge einer verminderten Signalamplitude ist, d.h. das in Übereinstimmung mit dem Kopierschutzprozess steht, der dem Stand der Technik entspricht und auf einen relativ unempfindlichen Videokassettenrecorder wirkt, jedoch ohne das Addieren des Karo-Musters. Diese Figur zeigt nur den tatsächlich sichtbaren Bereich (innerhalb des Randes 13 von 2a, 2b) des Bildes auf einem Standard-Fernsehempfänger. Wie zu sehen ist, wird das Kreuz 38 normal angezeigt, weil in diesem Falle der Bildinhalt so ist, dass keine horizontale Verlagerung vorhanden ist. Das ist ein Fall, bei dem der dem Stand der Technik entsprechende Kopierschutzprozess einen unzureichenden Kopierschutz liefert, weil das Bild sichtbar ist.
3b zeigt den Einfluss eines vorhandenen Karo-Musters 42 der 2b, wenn die verminderte Signalamplitude vorhanden ist, d.h. wenn der dem Stand der Technik entsprechenden Kopierschutzprozess in Verbindung mit dem Karo-Muster verwendet wird. Auch in 3b ist der Überabtast-Bereich nicht dargestellt. Hier ist zu sehen, dass das Kreuz 38 mehrfachen horizontalen "Zerreißungen" 43 ausgesetzt ist, die an der Stelle des Übergangs vom grauen Karo 46 zu dem schwarzen Karo 44 (und umgekehrt) des Karo-Musters 42 von 2b auftreten. Wie in der vergrößerten Ansicht 3c gezeigt ist, sind die Bereiche 93 des vertikalen Teils des Kreuzes 38 um einen Betrag horizontal verlagert, der von der Entfernung zwischen der linken Kante der schwarzen Bereiche 44 des Karo-Musters und der Position des echten horizontalen Synchronisationssignals in jeder Zeile (nicht dargestellt) abhängt. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Bild 50 von 3b wesentlich verschlechtert ist. Der Effekt wird weiterhin durch das langsame Bewegen des Karo-Musters 42 nach oben oder nach unten in vertikaler Richtung verstärkt (nicht dargestellt), so dass zu sehen ist, dass sich die horizontalen Verlagerungen bewegen, d.h. "wackeln". Das liefert ein praktisch nicht-sehenswertes Bild und somit einen wesentlichen Kopierschutz.
Das Karo-Muster 42 von 2b enthält normalerweise fünf schwarze Rechtecke 44, jeweils abwechselnd mit einem der mittelgrauen Rechtecke 46 (in 2b sind aus Deutlichkeitsgründen weniger solche Rechtecke dargestellt). Es wurde ermittelt, dass die maximale Bildverschlechterung bei etwa fünf Grau-zu-Schwarz-Übergängen und fünf Schwarz-zu-Grau-Übergängen pro Bildhöhe zu verzeichnen ist.
Der Signalpegel der schwarzen Rechtecke 44 ist so eingestellt, dass er zwischen dem Austastpegel und dem Schwarzpegel für NTSC (Schwarzpegel und Austastpegel sind für PAL- oder SECAM-Signale gleich) und bei dem Schwarzpegel für PAL und SECAM liegt und dass die Amplitude der mittelgrauen Rechtecke 46 etwa 30% des Spitzen-Weißpegels beträgt. Das Karo-Muster 42 erzeugt das Zick-Zack-Muster, wie es in 3b dargestellt ist. Bei anderen Ausführungen könnte nur ein schwarzes Rechteck 44 oder zwei, drei oder vier oder mehr schwarze Rechtecke 44 pro Gebiet 30 von 2b vorhanden sein. Auch die Abmessungen (Höhen und Breiten) der schwarzen Rechtecke 44 brauchen nicht einheitlich zu sein.
Der Prozess bewirkt einen frühen horizontalen Rücksprung in einer Umgebung mit niedriger Signalamplitude, indem ein ins Negative gehender Übergang zur Verfügung gestellt wird, d.h. von dem momentanen Bildpegel am Startpunkt der schwarzen Rechtecke 44 zu dem Schwarzpegel vor den horizontalen Synchronisationssignalen an zumindest bestimmten Zeilen des Bildes. Das in 2b gezeigte Karo-Muster 42 ist ein Muster, das den beabsichtigten Effekt verursacht.
Die typische Dauer (Breite) des Karo-Musters 42 beträgt etwa 1,0 bis 2,5 Mikrosekunden, wie es durch die Forderung bestimmt wird, dass das Karo-Muster normalerweise nicht in dem angezeigten Bereich eines Standard-Fernsehbildes enthalten ist, d.h. auf den Überabtast-Bereich beschränkt ist und auch die normale horizontale Austastperiode nicht beeinträchtigt.
In anderen Ausführungen ist der horizontale Synchronisationsimpuls verengt und ermöglicht, dass das Karo-Muster breiter ist. Das würde eine größere horizontale Verlagerung ergeben, wenn das Videosignal mit verminderter Amplitude angezeigt wird, jedoch zu einem nicht dem Standard entsprechenden Original-Videosignal führen, das jedoch für bestimmte Anwendungen, die keine Übertragung von Sendungen sind, akzeptabel ist. Auch die speziellen Amplituden der mittelgrauen Rechtecke 46 und/oder der schwarzen Rechtecke 44 brauchen nicht genau so zu sein, wie es vorher beschrieben wurde. Jegliche Einflüsse, die sich aus der veränderten, relativen Position der vorderen Kante des horizontalen Synchronisationsimpulses und des Farbsynchronisationsimpulses ergeben, können durch eine entsprechende Neuanordnung und/oder Expansion des Farbsynchronisationsimpulses korrigiert werden.
4 zeigt das horizontale Austastintervall 60 für eine einzelne Videozeile, wobei ein Teil des Karo-Musters vorhanden ist. Der horizontale Synchronisationsimpuls 62 beginnt üblicherweise 1,5 Mikrosekunden nach dem Beginn des horizontalen Austastintervalls 60. Das aktive Video 66, 68 tritt sowohl vor als auch nach dem horizontalen Austastintervall 60 auf. Erfindungsgemäß ist jedoch ein Bereich 70 des aktiven Video genau vor dem horizontalen Austastintervall 60 durch entweder ein Mittelgraupegel-Signal 74 oder durch ein Schwarzpegel-Signal 76 ersetzt. (Graupegel 74 und Schwarzpegel 76 sind in 4 nur zum Zweck der Erläuterung dargestellt). Der Verlust des Bereiches 70 des aktiven Videos 66 ist nicht problematisch, da, wie es vorher erläutert wurde, in einem Standard-Fernsehempfänger dieser Bereich des aktiven Videos nicht sichtbar ist, weil er sich in dem Überabtast-Bereich des Bildes befindet.
Der Übergang 80 von dem aktiven Videopegel 66 nach unten zu dem Schwarzpegel 76 wird von dem Fernsehempfänger als ein horizontales Synchronisationssignal wahrgenommen. Dieser Effekt tritt (wie vorher beschrieben wurde) nur auf, wenn das angezeigte Videosignal infolge des Kopierschutzprozesses eine verminderte Amplitude aufweist.
Die Anwesenheit des Graupegels 74 (die grauen Bereiche der Karos) sichert zusätzlich, dass das gesamte Bild nicht nach rechts verlagert wird. Das würde der Fall sein, wenn zum Beispiel entlang der rechten Seite des Bildes nach unten ein durchgehender schwarzer Streifen vorhanden war. Die abwechselnden Grau- und Schwarzpegel liefern den in 3b dargestellten Zick-Zack-Effekt, der, wie es sich erwiesen hat, für praktisch jede Person zum Betrachten nicht tolerierbar ist. Weiterhin ist in 4 ein bekannter Farbsynchronisationsimpuls 82 dargestellt, der auf der hinteren Schwarzschulter 84 des horizontalen Austastintervalls 60 aufgesetzt ist.
Aus 4 ist zu erkennen, dass die einzige Modifikation des Videosignals das Entfernen des kleinen Bereiches des aktiven Videos 70 und die sich daraus ergebende Substitution entweder des Graupegels 74 oder des Schwarzpegels 76 ist.
Die vorher beschriebene Wackel-Verstärkung bewirkt, dass sich das Karo-Muster langsam von unten nach oben (oder umgekehrt) über das Bild bewegt. Es wurde ermittelt, dass bei einer Dauer des Wanderns des Musters von etwa einer Sekunde von unten nach oben oder umgekehrt über das Bild für einen gegebenen Übergang, eine optimale Verminderung des Unterhaltungswertes des Bildes bewirkt wird. Dieser sich bewegende Wackeleffekt wird unter Verwendung einer Frequenz der Rechteckwelle, die das Karo-Muster erzeugt, zur Verfügung gestellt, die bezüglich der fünften Oberschwingungen der Feldgeschwindigkeit etwas versetzt 5 ist, d.h. zwischen 295 Hz und 305 Hz für NTSC-Fernsehen. Die entsprechende Frequenz für PAL- oder SECAM-Systeme ist 245 bis 255 Hz. Diese nicht-synchrone Ausgestaltung liefert die gewünschte, langsame Bewegung des Karo-Musters. Wie vorher bemerkt wurde, ist selbst dann, wenn eine solche asynchrone Ausgestaltung nicht vorhanden ist und das Karo-Muster statisch ist, doch noch ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden Prozesses vorhanden. Die Frequenz des Signals, welches das Karo-Muster erzeugt, kann eingestellt sein, um die Verschlechterung der Bildqualität zu maximieren, wenn das Signal mit niedriger Amplitude wiedergegeben und angezeigt wird. Frequenzen zwischen 180 und 360 Hz für NTSC und 150 bis 300 Hz für PAL (drei- bis fünffaches der Gebietsfrequenz) ergeben normalerweise einen optimalen Effekt. Die Frequenz kann über die Zeit variiert werden, um einen optimalen Effekt für eine Vielfalt von Wiedergabe- und Betrachtungsausrüstung zu sichern.
Das Karo-Muster braucht nicht in jedem Gebiet vorhanden zu sein.
Die vorhergehende Beschreibung bezieht sich auf die horizontale Bildinformation. Die Videosignalinformation und der sich ergebende Einfluss dieser Modifikation liegen in der horizontalen Bildrichtung. Modifikationen der vertikalen Information können ebenfalls vorgesehen sein, und sie können mehrere Formen aufweisen. In einer Ausführung haben Gruppen von 1 bis 4 Zeilen in dem unteren Überabtast-Bereich eines Videogebietes ihr aktives Video alternativ durch Weiß oder Schwarz ersetzt. In einer anderen Ausführung sind einige der letzten Videozeilen unmittelbar vor dem vertikalen Synchronisationsimpuls ausgetastet sowie auch einige der ersten Zeilen des nachfolgenden vertikalen Austastintervalls und das Originalbild-Video und der vertikale Synchronisationsimpuls darin entweder durch ein Signal mit hohem Pegel (wie zum Beispiel Mittelgrau-Pegel, der etwa 30% des Spitzenpegels von Weiß oder des aktuellen Weißpegels beträgt) oder durch ein Signal mit einem niedrigen Pegel (in der Größenordnung von dem Schwarzpegel bis herab zum Austastpegel) ersetzt, wie es bei 87 in 1b, 2b dargestellt und vorher beschrieben ist.
Diese vertikalen Modifikationen sind normalerweise für den Betrachter nicht sichtbar, weil die modifizierten, aktiven Video-Zeilen auf solche Zeilen beschränkt sind, die in den Überabtast-Bereich 9 unten im Bild von 1b fallen. (Die modifizierten Zeilen befinden sich auch in einer gleichen Position bezüglich des Kopfschaltpunktes, wenn das Video von einem Videokassettenrecorder in Betracht gezogen wird, und das Video auf diesen Zeilen ist im Ergebnis von Störungen, die an dem und hinter dem Kopfschaltpunkt auftreten nicht nutzbar).
In einem Standard-NTSC-Videosignal (oder in anderen Standards) enthalten, wie gut bekannt ist, die ersten drei Zeilen des vertikalen Austastintervalls jeweils zwei Ausgleichsimpulse und die folgenden drei Zeilen enthalten jeweils zwei "breite" vertikale Synchronisationsimpulse. Normalerweise beginnt der vertikale Rücksprung kurz nach dem ersten dieser vertikalen Synchronisationsimpulse.
Die erste vertikale Modifikations-Ausführung ist in 5a dargestellt. (Die Zeilen-Nummern beziehen sich hier auf das zweite Teilbild eines NTSC-Videobildes). Die Zeilen 517, 518, 519 haben ihre aktiven Videobereiche durch ein Spitzenpegel-Weißsignal, (1,0 V Nennspannung) ersetzt. Dasselbe ist in den Zeilen 523, 524 und 525 der Fall. In den Zeilen 520, 521, 522 ist das aktive Video durch ein Schwarz-Signal (0 Volt Nennspannung) ersetzt. Anstelle der Gruppen von drei Zeilen können die Gruppen aus 0 bis 5 oder mehr Zeilen bestehen und die Weiß- und Schwarz-Signale können in der Amplitude moduliert oder geschaltet sein. Somit verändert sich in mehreren der letzten Zeilen jedes Gebietes das Muster der Weiß- und Schwarz-Signale dynamisch zwischen den Gebieten.
Die zweite vertikale Modifikations-Ausführung (5b) tastet die letzten beiden aktiven Video-Zeilen (zum Beispiel Zeilen 524 und 525) in einem Videogebiet und die ersten drei Zeilen (zum Beispiel Zeilen 1, 2, 3) des unmittelbar folgenden vertikalen Austastintervalls aus. Diese beiden aktiven Zeilen befinden sich in dem unteren Überabtast-Bereich 9 (16) des Fernsehbildes. Dann wird ein Mittelgrau-Video-Signal 87 (30% des Weiß-Spitzenpegels) erzeugt und auf periodischer Basis in diese fünf ausgetasteten Zeilen eingesetzt. Wenn das Mittelgrau-Signal nicht wirksam ist (wird durch vertikale Pfeile an den Zeilen 524, ..., 3 angezeigt), "täuschen" diese aus getasteten Zeilen die vertikale Synchronisierungsschaltung der meisten Fernsehempfänger, indem sie den vertikalen Rücksprung zu Beginn der ersten dieser fünf Zeilen durchführen und nicht, wie es normal ist, fünf Zeilen später zu Beginn der vertikalen Synchronisierungsimpulse. Somit ist der vertikale Rücksprung um fünf Zeilen vorverlegt. Wenn diese fünf Zeilen mittelgrau sind, wird der vertikale Rücksprung an seiner richtigen Position durch die normale Synchronisierung ausgelöst. Es ist so zu verstehen, dass die Anzahl solcher ausgetasteten Zeilen und die Amplitude der eingesetzten Wellenform in anderen Ausführungen variieren können.
Wie in 5b gezeigt ist, sind die Zeilen 4–6 (nur 1–4 sind dargestellt), sowie auch die Zeilen 517 bis 523 so ausgestaltet, wie in einem Standardsignal. Die Modifikation trifft nur auf die Zeilen 524, 525, 1, 2 und 3 zu. Die aktiven Videobereiche der Zeilen 524, 525 und der entsprechenden Bereiche der Zeilen 1–3 sind ausgetastet (zu Schwarz) oder haben ein mittelgraues Signal bei etwa 0,3 V eingesetzt. (Es ist so zu verstehen, dass diese Amplitude die Nenn-Amplitude, ohne Berücksichtigung des Amplitudenverminderungseinflusses des dazugehörigen, dem Stand der Technik entsprechenden Kopierschutzprozesses, ist). 5b zeigt einen Bereich eines Gebietes mit dem Mittelgrau-Pegel. Wie vorher festgestellt wurde, wird das Grau-Signal mit einer Frequenz ein- und ausgeschaltet (es "schwingt"), die normalerweise zwischen 1 Hz und 10 Hz liegt. In der Version, die bei 1 Hz schwingt, gibt es 30 aufeinanderfolgende Videogebiete mit fünf Zeilen, die aktives Video beim Austastpegel haben, gefolgt von 30 aufeinanderfolgenden Videogebieten mit den fünf Zeilen bei 30% Grau von 5b. Wie aus 5b ersichtlich ist, kann der Farbsynchronisationsimpuls in den Zeilen 524 bis 3 ausgetastet sein (oder nicht).
Diese Schwingung bewirkt, dass das Bild um 5 Zeilen pro Sekunde (die Schwingungsfrequenz) nach oben und nach unten "springt". Es wurde ermittelt, dass das für den Betrachter äußerst irritierend ist, wie durch Verweis auf "x" in 3b deutlich wird. Das bedeutet, dass in den Gebieten, in denen die vertikale Modifikation von 5b vorhanden ist, der vertikale Rücksprung fünf Zeilen zu früh auftritt, gefolgt von Gebieten, in denen der vertikale Rücksprung normal auftritt. Der frühe vertikale Rücksprung tritt auf, weil die Gesamt-Videoamplitude durch die Anwesenheit der dem Stand der Technik entsprechenden Kopierschutzsignale zum Beispiel auf ein Maximum von 0,4 V (Weißspitze zur Spitze des Synchronisationsspitze) gegenüber den 1,0 V des NTSC-Standards vermindert wurde. Die Trenneinrichtung des Fernsehempfängers für die vertikale Synchronisation erkennt dann die erste der fünf aus getasteten Zeilen als ersten vertikalen (breiten) Synchronisationsimpuls und führt den vertikalen Rücksprung kurz danach aus.
In einer anderen Version der vertikalen Modifikation (nicht gezeigt) erfolgt die Modifikation so, dass anstelle dessen, dass die letzten beiden Zeilen eines Gebietes und die ersten drei Zeilen des nächsten Gebietes so modifiziert sind, wie in 5b, alle der letzten fünf Zeilen (521, 522, 523, 524, 525) des aktiven Videos eines Gebietes modifiziert werden. Das vermeidet die Erzeugung eines "illegalen" (nicht dem Standard entsprechenden) Videosignals. Eine Variation dieser vertikalen Modifikation ist, etwa 3 Zeilen oder mehr Zeilen wie 524, 525 in 5b, auf Zeilen hinter dem vertikalen Synchronisationsbereich (d.h. Zeilen 22 bis 24) zu verlagern. In einigen Fernsehgeräten bewirkt das ein zusätzliches Springen, da das Fernsehgerät zwei vertikale Synchronisationsimpulse "sieht", einen zur richtigen Zeit, d.h. Zeile 4 und einen bei etwa Zeile 23.
Es ist so zu verstehen, dass sich die vertikale Modifikation nicht über den gesamten aktiven Videobereich einer horizontalen Zeile erstrecken muss. Es wurde ermittelt, dass es für die Erzeugung eines verfrühten vertikalen Rücksprunges ausreichend ist, die Modifikation über etwa die halbe Dauer des aktiven Videos in einer Zeile zur Verfügung zu stellen.
In einer noch anderen Ausführung der vertikalen Modifikation (in den meisten Belangen ähnlich der von 5a), wie sie in 5c dargestellt ist, ist das horizontale Austastintervall an den Zeilen 517, 518, 519, 523, 524, 525 entfernt (ausgetastet), wobei dort die Weiß-Impulse addiert sind. Daher ist dies ebenfalls ein "illegales" (nicht dem Standard entsprechendes) Videosignal (wie das von 5b). Es ist jedoch für viele Anwendungen, die nicht gesendet werden akzeptabel. Das Eliminieren des horizontalen Austastens auf diesen Zeilen erhöht die Verstärkungsreduzierung durch die Schaltung für die automatische Verstärkungssteuerung (in den Schaltungen der automatischen Verstärkungssteuerung des Videokassettenrecorders). Die Weiß-Impulse an den Zeilen 517, 518, 519 und 523, 524, 525 dürfen in jedem Gebiet vorhanden sein oder in der Amplitude moduliert oder geschaltet sein. Darüber hinaus können diese Zeilen mit den Weiß-Impulsen ihre Positionen um einige wenige Zeilen von Gebiet zu Gebiet oder zwischen einigen Vielfachen der Gebietsfrequenz wechseln, um vertikale Unschärfe-Effekte zu erzeugen, wenn eine illegale Kopie hergestellt und auf einem Fernsehgerät betrachtet wird. Die Gruppen von Weiß-Impulsen können sich über null bis zu vier Zeilen erstrecken.
Die vertikalen Modifikationen des Videosignals haben keine Wirkung, wenn sie auf einen Fernsehmonitor als Teil eines Originalsignals (eines autorisierten Signals) aufgebracht werden. Wenn jedoch die Amplitude des Videosignals wesentlich verringert ist, zum Beispiel durch einen Kopierschutzprozess, neigt der Fernsehmonitor zur unkorrekten Erfassung der vertikalen Synchronisationsinformation, wobei sich die vertikale Instabilität so ergibt, wie es vorher beschrieben ist.
Darüber hinaus neigt beim Aufzeichnen die Trommel-Servo-Schaltung des Videokassettenrecorders zu Störungen, wenn das vertikal modifizierte Signal in Verbindung mit einem Kopierschutzprozess auf einen Videokassettenrecorder aufgebracht wird, wodurch sich in dem aufzeichnenden Videokassettenrecorder ein Videosignal mit einer verminderten Amplitude ergibt. Das ist deswegen so, weil die Videokassettenrecorder normalerweise ein "sauberes" vertikales Synchronisationssignal brauchen, um die korrekte Phase einzuhalten und die Anwesenheit eines schwankenden vertikalen Synchronisationssignals bewirkt, dass der Videokassettenrecorder seine Sperre verliert. Wenn die Aufzeichnung wiedergegeben wird, ist der sichtbare Effekt eine vertikale Instabilität des Bildes und dazu unterbrochene Rauschbänder, die erscheinen, wenn die Trommel-Servo-Schaltung die Sperre verliert. (Das ist einem Fehler bei der variablen Spurregelung ähnlich).
Mit anderen Worten, die Wellenform-Modifikationen mit Vertikalfrequenz funktionieren ähnlich wie die Wellenform-Modifikation mit Horizontalfrequenz, mit der Ausnahme, dass vertikale Störungen erzeugt werden, und nicht horizontale. Die beiden Technologien sind kombiniert hinsichtlich der Verschlechterung der Bildqualität effektiver als jede für sich allein. Ein Gleiten der Impulsfrequenz der vertikalen Wellenformen erhöht die Effektivität bei mehreren Fernsehgeräten, d.h. die Frequenz wird zum Beispiel über einen Zeitraum von etwa 20 Sekunden zwischen 2 Hz und 10 Hz variiert. Das Gleiten der Karo-Frequenzen bewirkt auch, dass das horizontale Zerreißen nach oben und unten wandert, wodurch sich ein irritierendes Bild ergibt, wenn eine illegale Kopie hergestellt wird.
Die Schaltung für das Einsetzen der vorher beschriebenen horizontalen und vertikalen Modifikationen ist als Blockdiagramm in 6a gezeigt.
Der Hauptweg des Videosignals enthält einen Eingangs-Klemm-Verstärker A1; eine Schaltung für das Verengen des Synchronisationsimpulses 96, einen Mischpunkt 98, an dem die Wellenform-Komponenten der horizontalen Karos und die Wellenformen der vertikalen Modifikation (ein Wackeln erzeugend) addiert werden; und einen Verstärker für den Ausgangsleitung-Treiber A2. In diesem Falle können auch für das Video-Eingangssignal in die Schaltung von 6a die letzten 9 Zeilen jedes Gebietes auf einen Bezugspegel ausgetastet sein. Das US-Patent 4,695,901 offenbart eine Schaltung für das Austasten.
Der Weg für die Prozesssteuerung und die Signalerzeugung enthält eine Trenneinrichtung für die Synchronisation 100; eine Steuerschaltung 102; Schaltungen (siehe 6b) für die Erzeugung der erforderlichen Signalspannungen, die zu dem Haupt-Videosignal addiert werden; und ein Schalt-Auswahlsystem 104 (6a), das die erforderlichen Signalspannungen, gesteuert durch die Steuerschaltung 102, anlegt. (Es ist zu bemerken, dass in den Zeichnungen bestimmte Bauteilbezeichnungen, z.B. U1, R1, OS1, A1 für bestimmte Komponenten, wenn nötig, wiederholt werden. Damit ist nicht beabsichtigt, identische Komponenten darzustellen, wenn es nicht ausdrücklich angeführt ist).
Das Eingangsvideo wird durch den Eingangsvideo-Klemm-Verstärker A1 erneut gleichstromgespeichert. (Der Verstärker A1 ist ein im Handel erhältliches Bauteil, zum Beispiel der Verstärker Elantec EL2090). Der Verstärker A1 sichert, dass das Videosignal (beim Austasten) sich auf einem bekannten, vorher festgelegten Gleichstrom-Pegel befindet, bevor irgendwelche zusätzlichen Wellenformkomponenten zu diesem Videosignal addiert werden.
Das sich ergebende geklemmte Videosignal wird mit einer Quellenimpedanz Ro, die normalerweise größer als 1000 Ohm ist, an dem Mischpunkt 98 angelegt. Die addierten einzuspeisenden Impulssignale werden mit einer Quellenimpedanz von weniger als 50 Ohm an dem Mischpunkt 98 angelegt. Wenn es erforderlich ist, das Eingangsvideosignal zu modifizieren, zum Beispiel mit einer Karo-Komponente, wird das geeignete Signal ausgewählt und bei einer geringen Quellenimpedanz an dem Mischpunkt angelegt, wobei das Eingangsvideosignal von dem Verstärker A1 übersteuert und durch das erforderliche Signal effektiv ersetzt wird. Wenn das Eingangssignal unverändert bleiben soll, befinden sich alle Schaltelemente 104 im offenen Zustand, mit dem Ergebnis, dass das Videosignal unverändert zu dem Ausgangs-Leitungstreiber-Verstärker A2 gelangt. Das sich am Mischpunkt 98 ergebende Videosignal wird an den Leitungstreiber-Verstärker A2 angelegt, um einen Standard-Ausgangssignalpegel und eine Standard-Ausgangsimpedanz zur Verfügung zu stellen. Ein Ausgang des Video-Klemm-Verstärkers A1 wird an die Trenneinrichtung für die Synchronisation 100 angelegt (das ist ein allgemein verfügbares Bauteil, zum Beispiel der National Semiconductor LM 1881). Die Trenneinrichtung für die Synchronisation 100 stellt die gemischten Synchronisationsimpulse und das Bilderkennungssignal zur Verfügung, die für die Prozesssteuerungsschaltung 102 erforderlich sind.
Die Prozesssteuerungsschaltung 102 erzeugt die Steuersignale, um die Signal-Wählschalter 104 zur genauen Zeit (und für die erforderliche Dauer) einzuschalten, damit die verschiedenen Signale das Eingangs-Videosignal ersetzen.
Alle verschiedenen Signale, die das Originalvideo (Eingangsvideo) zu ersetzen haben, bestehen aus einem gleichbleibenden Gleichstrom-Signal mit einem hohen Pegel oder einem gleichbleibenden Gleichstrom-Signal mit niedrigem Pegel. So ist zum Beispiel das Karo-Signal mit hohem Pegel ein Mittelgrau-Pegel, normalerweise von etwa 30% der Weißspitze. Das Karo-Signal mit niedrigem Pegel ist ein Schwarz- oder Austast-Pegel. Diese verschiedenen Signalpegel werden von Potentiometern VR₁ VR₂, VR₃, VR₄ erzeugt (siehe 6b), die einstellbare Signalpegel zur Verfügung stellen (oder alternativ von Spannungsteiler-Widerständen für fest voreingestellte Signalpegel), die zu den entsprechenden Spannungsversorgungsleitungen parallelgeschaltet sind. Dieses Signal wird an die entsprechenden Wahl-Schaltelemente 104-1, 104-2, 104-3 bzw. 104-4 über die Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor Eins A5 angelegt, um die erforderliche niedrige Ausgangsimpedanz zu dem Mischpunkt 98 zu sichern.
Die Steuerungsschaltung 102 erzeugt die entsprechenden Wahl-Schalt-Steuerimpulse für das Karo-Muster- und die vertikalen Modifikationssignale (siehe 6a). Die Karo-Impulse werden nur auf ausgewählte Zeilen aufgebracht. Ein Beispiel ist, das Karo-Muster an der 10. Zeile zu starten, welche die Bildinformation enthält (d.h. nach dem Ende des vertikalen Austastens) und es 10 Zeilen vor der letzten, die Bildinformation enthaltenden Zeile zu beenden (d.h. 10 Zeilen vor dem Start des nachfolgenden Austastintervalls). Gleichermaßen werden die vertikalen Wackel-Modifikations-Signale nur an ausgewählte Zeilen angelegt, zum Beispiel an die letzten neun Zeilen vor dem vertikalen Austastintervall. Daher erfordern sowohl die Karo-Muster-Signale als auch die vertikalen Modifikations-Signale Steuersignale mit Komponenten der Horizontal- als auch der Vertikalfrequenz.
Das Video-Eingangs-Signal "VIDEO IN" (siehe 6c, die eine Einzelheit von 6a zeigt), wird durch den Verstärker A3 gepuffert und über den Kopplungskondensator C1 und einen Tiefpaßfilter, der den Widerstand R1 und den Kondensator 5 C2 enthält, mit der Trenneinrichtung für die Synchronisation gekoppelt. Die Trenneinrichtung für die Synchronisation 100 stellt zusammengesetzte Synchronisationsimpulse und Bilderkennungs-Rechteck-Wellen-Signale zur Verfügung. Die zusammengesetzten Synchronisationsimpulse werden an einen Phasenregelkreis (PLL-Schaltkreis) 110 angelegt. Die Phasensteuerung ("Phaseneinstellung") von PLL 110, die das Potentiometer VR₆ verwendet, ist so eingestellt, dass der Horizontalfrequenz-Ausgangsimpuls an dem erforderlichen Startpunkt des Karos, normalerweise 2 μs vor dem Start des horizontalen Austastens (7a), startet. Das Ausgangssignal von PLL 110 wird verwendet, um die Horizontalfrequenz-Komponente f_H sowohl des Karo-Signals als auch des vertikalen Modifikationssignals abzuleiten. Das Burst-Gate-Ausgangssignal der Trenneinrichtung für die Synchronisation 100 wird durch den Inverter U5, der einen Klemm-Impuls für den Klemm-Verstärker A1 (Bauteil Nr. EL2090) zur Verfügung stellt, umgekehrt.
Der Bilderkennungs-Rechteckwellen-Ausgang ("Bildimpuls") der Trenneinrichtung für Synchronisation 100 wird an eine monostabile Kippschaltung OS1 angelegt, um einen Bilderkennungsimpuls von etwa 1 μs Dauer zu erhalten. Das monostabile Ausgangssignal f_v wird verwendet, um die Vertikalfrequenz-Komponente sowohl der Karo-Signale als auch der Signale der vertikalen Modifikation abzuleiten. Die Horizontalfrequenz-Phasenregelkreis-Komponente f_H von PLL 110 wird an die Takt-Eingangsklemme eines Speicheradressenzählers 114 angelegt. Das monostabile Bildfrequenz-(Vertikalfrequenz-)Ausgangssignal f_v wird an die Rückstell-Eingangsklemme RS des Zählers 114 angelegt. Die Ausgangssignale des Speicheradressenzählers 114 werden an den Speicher 116, normalerweise ein EPROM, angelegt, der so programmiert ist, dass eine seiner Datenleitungs-Ausgangsklemmen ein Karo-Impuls-Freigabesignal (CPE) zur Verfügung stellt, das während des Anteils der Bildperiode, in der das Karo-Signal vorhanden sein muss, einen hohen Pegel aufweist. Eine zweite EPROM-Datenleitungs-Ausgangsklemme liefert ein Signal zur Erkennung des Gebietsendes (EFI), das einen hohen Pegel während der Zeit aufweist, in der die Zeilen an dem Ende jedes Gebietes vertikale Modifikationssignale aufzuweisen haben.
Die Horizontalfrequenz-Phasenregelkreis-Komponente f_H wird ebenfalls an eine monostabile Kippschaltung OS2 angelegt, die einen Zeilen-Ende-Impuls (ELP) mit der erforderlichen Dauer der Karo-Impulse, normalerweise 2 μs, erzeugt (siehe 7a).
Das Horizontalfrequenz-Phasenregelkreis-Ausgangssignal f_H wird ebenfalls an einer anderen monostabilen Kippschaltung OS3 angelegt, die einen Ausgangsimpuls von etwa 13 μs Dauer zur Verfügung stellt. Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung OS3 löst eine andere monostabile Kippschaltung OS4 mit einem Ausgangsimpuls VJP von etwa 52 μs Dauer aus. Das Takten und die Dauer des Impulses VJP definieren die Position des Freigabesignals für die vertikale Modifikation innerhalb der Zeilenzeit, d.h. der Impuls VJP ist während des gewünschten Teils der aktiven, horizontalen Zeilenperiode von Bedeutung.
Die vier Signale ELP, VJP, CPE und EFI erzeugen die erforderlichen Steuersignale für die Signal-Wählschalter 104-1, ..., 104-4 (siehe 6b). Der Zeilen-Ende-Impuls ELP wird an eine Teilerschaltung 122 angelegt, um die gewünschte Frequenz zur Bestimmung der Karo-Frequenz abzuleiten. Je höher diese Frequenz ist, desto größer ist die Anzahl der dunkel-hell-dunkel-Karoübergänge pro Bildhöhe. Diese Frequenz kann innerhalb eines weiten Bereiches gewählt werden. Ein Teilerverhältnis von 52 (n = 52) liefert ein nützliches Ergebnis. Das Ausgangssignal des Teilers 122 wird direkt an eine Eingangsklemme des 3-Eingangs-UND-Gatters U4 angelegt. Ein umgekehrtes Ausgangssignal des Teilers 122 wird an der entsprechenden Eingangsklemme des zweiten 3-Eingangs-UND-Gatters U5 angelegt. Der Ausgangsanteil des Teilers 122 kann eine Wobbeloszillator-Schaltung sein, die aus einem Paar von IC's (integrierten Schaltungen) NE566 besteht. Eine NE566 wird auf einen Nennwert von 300 Hz eingestellt und die andere auf 1 Hz. Der Ausgang der 1-Hz-NE566 wird dem Frequenzsteuerungs-Eingang der 300-Hz-NES66 zugeführt. Beide 3-Eingangs-UND-Gatter U4, U5 haben an ihren beiden anderen Eingangsklemmen die Karo-Impulsfreigabe-Signale (CPE) und die Zeilen-Impuls-Signale (ELP) anliegen. Das Ergebnis ist ein Karo-Steuersignal mit hohem Pegel (HVJ) an der Ausgangsklemme des 3-Eingangs-UND-Gatters U4 und ein Karo-Steuerungssignal mit niedrigem Pegel (LVJ) an dem Ausgang des 3-Eingangs-UND-Gatters U5.
Eine ähnliche Anordnung erzeugt die erforderlichen Signale für die Steuersignale der vertikalen Modifikation. Ein Oszillator (wie zum Beispiel das im Handel erhältliche Bauteil Nummer NE555 oder NE566) ist ausgestaltet, um bei niedrigen Frequenzen, normalerweise zwischen Gleichstrom und 10 Hz, zu arbeiten. Der Oszillator 126 kann auf einen hohen logischen Ausgangspegel eingestellt sein. Gleichermaßen kann der Gleichstrom- bis 10 Hz-Signalausgang über einen Bereich von Frequenzen gewobbelt werden, um eine Störung hervorzurufen, wie es bei vielen Fernsehgeräten während der Wiedergabe einer illegalen Kopie möglich ist. Das kann, wie vorher beschrieben, mit einem Paar von integrierten Schaltungen NE566 durchgeführt werden. Das Ausgangssignal des Oszillators 126 wird an einen Eingang eines 3-Eingangs-UND-Gatters U2 angelegt. Ein umgekehrtes Ausgangssignal des Oszillators 126 wird an die entsprechende Eingangsklemme eines zweiten 3-Eingangs-UND-Gatters U3 angelegt. Jedes Fernsehgerät kann bei eindeutigen Frequenzen, die die Frequenzen des Oszillators 126 periodisch ablenken, "in Resonanz sein" oder eine stärkere Bildinstabilität aufweisen. Das sichert ein umfassendes Einschließen von verschiedenen Fernsehgeräten. Die vertikalen Jitter-Positions-Signale (VJP) und die Erkennungssignale für das Gebietsende (EFI) (wobei das Signal EFI durch einen Flimmergenerator 130 modifiziert und mit EFI' bezeichnet ist) werden an die anderen beiden Eingangsklemmen der 3-Eingangs-UND-Gatter U2, U3 angelegt. Das Ergebnis ist ein vertikales Jitter-Steuersignal mit hohem Pegel (EFC H) an der Ausgangsklemme des 3-Eingangs-UND-Gatters U2 und ein vertikales Jitter-Steuersignal mit niedrigem Pegel (EFCL) am Ausgang des 3-Eingangs-UND-Gatters U3.
Es ist so zu verstehen, dass bei geeigneten Modifikationen die vorher beschriebene Vorrichtung die addierten horizontalen oder vertikalen Modifikationen nach den normalen horizontalen oder vertikalen Synchronisationssignalen erzeugt, z.B. für die addierten vertikalen Modifikationen an den Zeilen 22–24 eines NTSC-Fernsehsignals, um einen Videorücksprung zu bewirken.
Die Schaltung von 6b erzeugt in Verbindung mit der Flimmergenerator-Schaltung 130 über EFI' Mehrfachmuster von Modifikationssignalen.
6b zeigt den Gebiets- oder Bild-"Flimmermerkmals"-Generator 130, der in bestimmten Ausführungen der Erfindung für das Modifizieren der horizontalen und vertikalen Modifikationen verwendet wird.
Durch dieses Flimmermerkmal wird folgendes erreicht:

1) Ein Wechsel der "Polarität", d.h. ein Umkehren der Grau-Schwarz-Rechtecke bei einem speziellen Vielfachen der Gebietsfrequenz. Das bewirkt zum Beispiel, dass das abgeschwächte Video von einer nicht autorisierten Kopie zwischen die Karo-Verlagerung gelangt und die Betrachtbarkeit der Kopie weiter verschlechtert.
2) Ein Gebiet-zu-Gebiet-Wechsel der Position der Gebietsende-Impulse (vertikale Modifikation) bewirkt, dass die autorisierte Kopie auf einem Fernsehgerät eine aufwärts/abwärts flimmernde Unschärfe wiedergibt, weil jedes Gebiet eine unterschiedlich getaktete Position des pseudo-vertikalen Synchronisationsimpulses aufweist. Das wird zum Beispiel erreicht wenn: der EFI-Impuls an den Zeilen 255–257 einen hohen Pegel aufweist, und der EFI1-Impuls an den Zeilen 258–260 einen hohen Pegel aufweist, und der EFI2-Impuls an den Zeilen 261–262 und 1 einen hohen Pegel aufweist, und der EFI3-Impuls an den Zeilen 21–23 einen hohen Pegel aufweist.

8 zeigt die Schaltung des Flimmergenerators 130 von 6b. Es wird gezeigt, dass diese vier Impulse über einen Multiplexer U10 (d.h. einen CD4052) bei Gebietsfrequenz durch den EPROM U8 (Bauteil Nummer 27C16 oder 2716) mehrfach genutzt werden. Als ein Ergebnis treten die pseudo-vertikalen Synchronisationsimpulse je nach dem Gebiet an unterschiedlicher Position auf. In einem einfachen Beispiel sind EFI, EFI1, EFI2, EFI3 einmal pro Gebiet abgestuft. Im Ergebnis dessen tritt während der Wiedergabe einer nicht autorisierten Kopie der pseudo-vertikale Synchronisationsimpuls an den Zeilen 256 oder 259 oder 262 oder 22 in aufeinanderfolgenden Gebieten oder Bildern auf. Dadurch flimmert das Bild wegen der Neupositionierung des vertikalen Synchronisationsimpulses mit Gebietsfrequenz in dem Fernsehgerät oder Videokassettenrecorder. EPROM U8 sichert die Flexibilität, wenn die verschiedenen Feldende-Impulse als Funktion der Zeit zu Positionieren sind.
8 zeigt weiterhin, wie das Schwarz-Grau-Karo-Muster der Rechtecke bei einem speziellen Vielfachen der Gebietsfrequenz umgekehrt wird. Die vertikalen Synchronisationsimpulse takten den 8-Bit-Zähler U7 (teilen durch 256, Bauteil Nummer 74HC393). Die Ausgänge des Zählers U7 treiben die Adressenleitungen des EPROM U8. Das Daten-Ausgangssignal D0 von dem EPROM U8 geht auf den hohen Pegel, um das Karo-Muster über die Schalter SW1K, SW2K umzukehren. Die Flexibilität des Signals D0 von dem EPROM U8 ermöglicht, dass die Umkehrbefehle an dem Karo-Muster pseudozufällig oder periodisch auftreten und gestattet auch unterschiedliche Flimmerfrequenzen (d.h. alle 2 Gebiete oder alle 5 Gebiete usw.). Die EPROM U8 Datenleitungen D₁ und D₂ treiben auch den Multiplexer-Schalter U10 (Bauteil Nummer CD4052), wodurch die Flexibilität zur Erzeugung des Ausgangssignals EFI' ebenfalls erhöht wird.
In 6b sind die Gebiets-Ende- und die Zeilen-Ende-Impulse geschaltet, um den Video-Treiber-Widerstand R₀ zu übersteuern. Wenn diese Schalter nicht einen ausreichend niedrigen "EIN"-Widerstand haben, wird das Video von der Eingabe-Programmquelle immer am Dach der Feldende- oder Zeilenende-Impulse überlagern. Ein typischer, analoger Einschaltwiderstand beträgt etwa 100 Ohm. Der typische Widerstand R₀ beträgt etwa 1000 Ohm. Bei diesen Werten überlagern 10% des Videos an den Zeilenende- und Gebietsende-Impulsen. Wenn das Video zur Weiß-Spitze geht, haben die Gebietsende- und Zeilenende-Impulse ein Minimum von etwa 10% der Weiß-Spitze (100 IRE) oder 10 IRE und diese addierten Impulse werden somit nutzlos gemacht.
Um diese möglichen Mängel zu überwinden, sind in einer anderen Ausführung die addierten Impulse addiert und dann über mehrpolige Schalter eingeschaltet, die dann zur gleichen Zeit die Videoquelle ausschalten.
Wie in 9 gezeigt ist, werden die Hoch- und Niedrigpegel-Zustände des Gebietsendes durch das UND-Gatter U23 erzeugt, mit einem Eingang vom Oszillator U22 (ein 0,1 Hz bis 10 Hz-Oszillator) und den Eingangssignalen VJP und EFI. Der Schalter SW103 schaltet zwischen den Hoch- und Niedrigpegel-Zuständen, gesteuert durch regelbare Widerstände R_B bzw. R_A. Die Verstärker A10A, A10B sind Puffer-Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor Eins. Um sich gegen die Nebeneffekte der Niedrigpegel-Zustände der EOF- und der Karo-Impulse zu sichern, ist der Schalter SW103A zwischen dem Schalter SW103 und dem Verstärker A100 geschaltet und der Schalter SW102A ist zwischen dem Schalter SW102 und dem Verstärker A101 geschaltet. Gatter U23A "und" gattert den Schalter SW103A, um auf allen Leitungen, außer den EOF-Leitungspositionen, zu erden. Gleichermaßen gattert das Gatter U21A den Schalter SW102A, um über die gesamte Zeit zu erden, außer wenn die Karo-Impulse eingeschaltet sind. Ansonsten sind die Schalter SW103A und SW102A für die EOF- und die Karo-Impulse der Schalter SW103 bzw. SW102 durchlässig. Der Ausgang des Schalters SW103 wird durch den Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor Eins A100 gepuffert und in einem Summierverstärker A102 summiert.
Gleichermaßen nimmt der Schalter SW102 die Hoch- und Niedrigpegel-Zustände des Zeilenendes über das Signal ELP, den Zähler U20 (ein Zähler, der durch n teilt) und das Signal CPE auf.
Die regelbaren Widerstände R_C und R_D liefern die Einstellung für die Hoch- bzw. Niedrigpegel-Zeilenende-Impulse. Der Verstärker A101 puffert den Schalter SW102 über den Widerstand R2 in den Summierverstärker A102. Der Verstärker A102 speist den Summierverstärker A103. Der Nach-Pseudo-Synchronisationsimpuls (PPS) wird ebenfalls in dem Summierverstärker A103 summiert. Der Ausgang des Summierverstärkers A103 ist dann: Zeilenende-Impulse, Gebietsende-Impulse und Nach-Pseudo-Synchronisationsimpuls (PPS). Der Schalter SW101 schaltet während ihrer übereinstimmenden Zeiten alle diese Impulse über das ODER-Gatter U10 und den Inverter U11 und schaltet zu allen anderen Zeiten das Video ein. Der Verstärker A104 puffert den Ausgang des Verstärkers SW101 und liefert einen Videoausgang "Video out", der das Video mit den addierten Impulsen enthält. Der Schalter SW104A führt über das UND-Gatter U104B eine Voraustastung zu Video von der Synchronisationsverengungsschaltung zu einem Spannungspegel VBLNK (d.h. 0 IRE) für die letzten aktiven 9 Zeilen jedes Fernsehgebietes aus. Das Gatter U104B hat den EPROM-Datenausgang EFO (der während der letzten 9 Zeilen des Fernsehgebietes einen hohen Pegel annimmt) und VJP (aktiver horizontaler Zeilenimpuls) an seinen Eingängen.
Eine Positions-Modulationsquelle für den PPS wird durch die Spannungsquelle Vgen gesteuert. Die Quelle Vgen speist den Widerstand R20 mit einem umgekehrten Burst-Gatter-Impuls in den Widerstand R10 und den Kondensator C2, um eine variable Verzögerung in dem monostabilen U20 zu erzeugen. Der monostabile U20 ist auf etwa 1,5 μs der variablen Position nach dem Burst des Eingangsvideos eingestellt und wird während des vertikalen Austastintervalls durch das Signal CPE und das NICHT-UND-Gatter U21B ausgeblendet. Der Widerstand R6 bestimmt die Amplitude des PPS. Der Widerstand R6 ist normalerweise auf –10 IRE bis –20 IRE eingestellt. Der andere Eingang (U22A) des NICHT-UND-Gatters U21 ist normalerweise auf hohem Pegel, um für alle PPS eine Impuls-Positions-Synchronisation mit einer konstanten Amplitude zu bilden. Wenn U22A pulst (d.h. 300 Hz), wird das PPS-Signal ebenfalls ein- und ausgeschaltet (bei 300 Hz). Somit kann der PPS ein Positionsmodulierter Impuls sein und ein Impulsamplitudenmodulierter Synchronisationsimpuls, der dem Burst folgt.
Eine Schaltung für die Verengung des Synchronisationsimpulses und ein Verfahren für die Verbesserung des Kopierschutzes von Videosignalen wird für sich allein oder in Kaskadenschaltung mit irgendeiner der vorher beschriebenen Modifikationstechniken verwendet (wie es in 6a, Block 96 gezeigt wird). Der Grund für das Verengen der Videosignal-Synchronisationsimpulse (hauptsächlich der horizontalen Synchronisationsimpulse) ist der, dass bei der Herstellung einer illegalen Kopie das abgeschwächte Video mit verminderter Synchronisationsimpulsbreite (-dauer) ein Wiedergabeproblem beim Betrachten an einem Fernsehgerät hervorruft. Das ist so, weil die meisten Synchronisations-Trenneinrichtungen von Fernsehgeräten eine Synchronisationsspitzen-Gleichstrom-Rückstellung einschließen. Weil diese Synchronisations-Trenneinrichtungen von Fernsehgeräten normalerweise durch mittlere Impedanzen gesteuert werden, werden die Synchronisationsimpulse teilweise abgeschnitten. Bei Verengung der Synchronisationsimpulse werden die Synchronisationsimpulse sogar noch weiter beschnitten. Wenn eine nicht autorisierte Kopie des Videosignals hergestellt wird, insbesondere mit dem vorher beschriebenen Karo- und/oder Gebietsende-Modifikationssignal, weist die Kopie ein Video mit verminderter Amplitude mit verminderter Synchronisationsimpulsbreite auf. Als ein Ergebnis sieht die Trenneinrichtung für die Synchronisation des Fernsehgerätes einen ernsthaften Verlust in der Synchronisation, wegen des eigenen Beschneidens der verengten Synchronisationsbreite und der Abschwächung des Videos selbst. Somit "extrahiert" die Synchronisations-Trenneinrichtung der Fernsehgeräte die Synchronisation nicht ordnungsgemäß und das bewirkt, dass das Fernsehbild schlechter betrachtbar ist, weil die horizontalen und/oder vertikalen Modifikationseffekte noch mehr verstärkt sind.
10 zeigt eine typische, dem Stand der Technik entsprechende Synchronisations-Trenneinrichtung, wie sie in vielen Fernsehgeräten verwendet wird. Diese Schaltung ist in Funktion, wenn das umgekehrte Video der Basis des Transistors Q1 über einen Kopplungskondensator C zugeführt wird. Die Synchronisations-Spitzen des Videosignals laden den Kondensator C gerade so weit auf, dass nur die echte Spitze der Synchronisationsimpulse den Transistor einschalten kann. Der Widerstand R_b verleiht dem Transistor eine Vorspannung, so dass die Spitzen der Synchronisation "zerteilt" werden. Die Spannung V_c durch den Kondensator ist auf den Widerstand R₀, dem Steuerwiderstand des Videos bezogen. Je größer der Widerstand R₀, desto stärker ist der Betrag der Synchronisations-Beschneidung bei V_b zu sehen. Wenn der Widerstand R₀ zu groß ist, beginnt der Transistor Q1 das Beschneiden der Synchronisation in der Video-Region (Austastpegel-Region), weil der Wert von V_c nicht der Aufladung auf einen Durchschnittspegel entspricht, der ein Abschalten des Transistors genau unter dem Synchronisations-Spitzenpegel des umgekehrten Videos zulässt.
Ein unzureichendes Aufladen des Kondensators C gestattet das Einschalten des Transistors Q1 selbst dann, wenn der Austastpegel ankommt. Die Basis-Emitter-Impedanz des Transistors Q1 ist auf niedrigen Pegel, wenn der Transistor Q1 eingeschaltet ist. (Das bewirkt eine Abschwächung der ins Positive gehenden Synchronisationsimpulse). Da der Aufladekondensator C eine Funktion der Breite der Synchronisationsimpulse ist, bewirkt ein Verengen der Synchronisationsimpulse, dass die Synchronisations-Trenneinrichtung einen Teil des verengten Synchronisationsimpulses abschneidet, der breiter ist als die normale Synchronisationsimpulsbreite. Das entspricht dem Zerteilen der Synchronisation an einem Punkt, der dem Videosignal (d.h. dem Video-Austastpegel) näher liegt. Bei normalen Videopegeln ruft ein verengter Synchronisationsimpuls keine Abspielbarkeitsprobleme auf einem Videokassettenrecorder oder einem Fernsehgerät hervor. Wenn jedoch ein verengter Synchronisationsimpuls auf einer illegalen Kopie einer kopiergeschützten Kassette aufgezeichnet wird, wird das Videosignal abgeschwächt. Diese Abschwächung mit der verengten Synchronisation bewirkt, dass das Fernsehgerät (während des Betrachtens der Wiedergabe) die Synchronisationsimpulse nicht zuverlässig extrahiert und stattdessen Teile des Videosignals, d.h. des Austastpegels, aus dem synchronen zustand herausbringt.
Das wahlweise Verengen bestimmter horizontaler Synchronisationsimpulse, um auf eine Impulsbreite von Null zu kommen (auf weniger als 600 ns Dauer), so dass der Filter in einer Synchronisations-Trenneinrichtung eines Fernsehgerätes oder Videokassettenrecorders nicht anspricht, oder dass der Kopplungskondensator der Synchronisations-Trenneinrichtung vernachlässigbar gering aufladet, ist dem Zustand äquivalent, dass sich in diesem Bereich kein Synchronisationsimpuls befindet. Diese ausgewählten, verengten, horizontalen Synchronisationsimpulse nahe dem Gebietsende können eine solche Situation erzeugen, dass die Synchronisations-Trenneinrichtung während der Wiedergabe eine ausgetastete Videozeile als einen neuen (falschen) vertikalen Impuls zerteilt. Bei einem Videosignal von einer illegalen Kopie mit gedämpften Video, das dem Fernsehgerät zugeleitet wird, bewirkt dann diese Situation, dass der Videokassettenrecorder oder das Fernsehgerät zwei vertikale Impulse in einem Gebiet sieht, was zu einem vertikalen Wackeln (einer vertikalen Bildunschärfe) führen kann.
In einer Ausführung werden die Pulsationsfrequenzen (Modulationsfrequenzen) der Videozeilen am Gebietsende (diese Zeilen am Gebietsende mit einer Amplitude von 0 IRE bis zumindest 10 IRE haben verengte, horizontale Synchronisationsimpulse) von etwa 1 Hz bis 15 Hz gewobbelt. Das kann vorteilhafterweise den gewünschten Effekt in einer weiten Vielfalt von Fernsehgeräten bewirken.
11a zeigt eine Videosignal-Wellenform (Vin). Diese Wellenform ist in die Schaltung der Synchronisations-Trenneinrichtung des Fernsehgerätes invertiert enthalten und mit dem Widerstand R₀ von 10 gekoppelt (wobei R₀ etwa 0 ist). 11b zeigt den Effekt des Kopplungskondensators und des Widerstandes R_b. Es ist zu bemerken, dass bei Vb das Videosignal bis zum Synchronisationsspitzen-Pegel hochläuft. (Das ist ein Ergebnis der RC-Zeitkonstanten (Widerstands-Kapazitäts-Zeitkonstanten) des Widerstandes Rb und des Kondensators C, da Rb >> Ra).
11c zeigt verengte, horizontale Synchronisationsimpulse. Die Aktion des Widerstandes R₀ (wobei R₀ hier der mittlere Widerstand ist, d.h. 200 bis 1500 Ohm), des Kondensators C, des Widerstandes Rb und des Transistors Q1 bewirkt die Beschneide-Aktion der verengten Synchronisationsspitze. Weil die Synchronisationsbreiten verengter sind, wird der Kondensator C nicht ausreichend aufgeladen und bewirkt ein noch intensiveres Beschneiden. Es wird daran erinnert, dass das Aufladen des Kondensators C sowohl auf die Amplitude des Synchronisationsimpulses und auf seine Breite bezogen ist, d.h. Vc ist proportional der Synchronisations-Impulsbreite multipliziert mit der Synchronisations-Amplitude. Je geringer die Spannung Vc ist, desto intensiver ist die Beschneidungs-Aktion der Synchronisation. 11d zeigt dieses Ergebnis an dem Punkt Vb in 10.
11e zeigt ein abgeschwächtes Videoquellen-Signal von einer illegalen Kopie mit verengten Synchronisationsimpulsen, wobei "A" die Anwesenheit der Karo-Impulse anzeigt. Die Synchronisations-Trenneinrichtung reagiert darauf mit dem kompletten Beschneiden der Synchronisationsimpulse, und als ein Ergebnis werden Teile des Videos zu dem Zeilen-Ende hin als neue Synchronisationsimpulse interpretiert. 11f zeigt das. Der Transistor Q1 der Synchronisations-Trenneinrichtung (des Inverters) schaltet sich während des Beschneidungsbereiches des Videos ein.
11g zeigt, dass die abgeschnittenen Teile des Videos die vordere Kante der Synchronisation instabil machen. Diese Instabilität der vorderen Kante der Synchronisations-Trenneinrichtung bewirkt, dass das Fernsehgerät ein instabiles Bild anzeigt (d.h. das Bild vibriert von Seite zu Seite). Wie durch die Pfeile angezeigt wird, werden die sich ergebenden instabilen, horizontalen Synchronisationsimpulse durch Synchronisationsverengung oder durch Karo-Impulse erzeugt.
11h zeigt, welchen Ausgang die Synchronisations-Trenneinrichtung des Fernsehgerätes bezogen auf 11d haben würde, die ein Vollpegel-Fernsehsignal mit verengter Synchronisation darstellt. Somit bringt das Signal von 11d keine Abspielbarkeitsprobleme für ein Fernsehgerät mit sich. Nur wenn das Signal von 11d zu einem Kopierschutzsignal addiert wird und es wird eine illegale Kopie hergestellt, werden die Abspielbarkeitsprobleme auf dem Fernsehgerät augenscheinlich, weil die illegale Kopie ein abgeschwächtes Signal bewirkt.
11i zeigt für ein vollständig abgeschwächtes Fernseh-Signal, dass, wenn die ausgewählten Zeilen nahe dem Ende eines Videofeldes oder hinter den vertikalen Synchronisationsimpulsen (d.h. NTSC-Zeilen 256 bis 259, Zeilen 10 bis 12) mit variierender Amplitude verengt sind (d.h. von etwa dem Austastpegel auf etwa 10 bis 100 IRE geschaltet sind), der Transistor Q1 der Synchronisations-Trenneinrichtung mit dem Hochlaufen beginnt, um in dem Bildbereich, d.h. "ZZ" von 11j, zu beschneiden. Das bewirkt einen breiteren Impuls in dem "ZZ"-Bereich, der jedoch nicht breit genug ist, um einen vertikalen Synchronisationsimpuls zu erzeugen.
11k zeigt den Ausgang der Synchronisations-Trenneinrichtung der Wellenform von 11j. Wenn diese Wellenform von Kopierschutzsignalen begleitet ist, stellt die illegale Kopie der Synchronisations-Trenneinrichtung des Fernsehgerätes ein abgeschwächtes Signal, wie in 11l, zur Verfügung. 11l ist wegen des illegalen Kopierens mit verengten Synchronisierungen, die das Ende der Gebietszeilen begleiten, ein abgeschwächtes Fernsehsignal.
11m zeigt die Hochlaufaktion an dem Punkt Vb über den Widerstand Rb und den Kondensator C. Der entsprechende Ausgang der Synchronisations-Trenneinrichtung zeigt bei "y" einen neuen (falschen), breiten (vertikalen Synchronisations-)Impuls. Dieser neue pseudo-vertikale Synchronisationsimpuls wurde erzeugt, wenn die verengten, horizontalen Synchronisationsimpulse am Ende der Gebietszeilen sich auf dem Austastpegel befinden. Wenn die verengten, horizontalen Synchronisationsimpulse von 10 bis 100 IRE begleitet sind, gibt die Synchronisationseinrichtung des Fernsehgerätes nur Horizontalfrequenz-Synchronisationsimpulse aus und keine neue breiten Impulse. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Synchronisations-Trenneinrichtung die Pegel von 10 bis 100 IRE vollständig ignoriert. Durch das Ein- und Ausschalten der Austastsignale und von Signalen größer als 10 IRE sieht die Synchronisations-Trenneinrichtung eine normale, vertikale Synchronisation, manchmal gefolgt durch einen falschen frühen oder späten, vertikalen Synchronisationsimpuls. Diese falschen frühen oder späten vertikalen Impulse bewirken dann, dass das Fernsehgerät nach oben und nach unten "wackelt", wenn eine illegale Kopie wiedergegeben wird.
In einigen Fällen kann man zur Erreichung desselben Effektes, wie er vorher beschrieben wurde, folgendes tun:
Die engen, ausgewählten Synchronisationsimpulse auf Null bringen, d.h. die horizontalen Synchronisationsimpulse eliminieren, damit die Synchronisations-Trenneinrichtung des Fernsehgerätes falsche, vertikale Synchronisationsimpulse erzeugt.
Neupositionierung einiger weniger Synchronisationsimpulse mit Perioden größer als 63,5 μs, um zu bewirken, dass die Synchronisations-Trenneinrichtung falsch funktioniert und einen neuen, falschen, vertikalen Synchronisationsimpuls erzeugt. Das bewirkt ein Hochlaufen einiger Synchronisations-Trenneinrichtungen, um falsche, vertikale Impulse zu erzeugen.
11o zeigt ein Videosignal, das frei von falschen, vertikalen Synchronisationsimpulsen ist, weil ein Videosignal, das sich über dem Austastpegel befindet, d.h. größer als etwa 10 IRE-Einheiten, im Gebiet der verengten Impulse vorliegt. Somit erzeugt, wenn der Pegel des Videosignals bezüglich des Austastpegels hoch genug ist, die Anwesenheit von verengten, horizontalen Synchronisationsimpulsen, keinen falschen, vertikalen Synchronisationsimpuls.
Wie in der Verengungsschaltung für den Synchronisationsimpuls von 12a dargestellt, wird das Video-Eingangssignal (das möglicherweise bereits die Basis-Kopierschutzimpulse trägt) der Klemme 160 zugeführt, von wo es der Synchronisations-Trenneinrichtung 162 und auch der Addiereinrichtung 164 zugeleitet wird. Die Synchronisations-Trenneinrichtung gibt getrennte horizontale Synchronisationssignale (H sync) und vertikale Synchronisationssignale zu dem Zeilen-Auswahl-Gatter 166, das zum Beispiel für die Zeilen 10 bis 250 jedes Videogebietes die Auswahl trifft. Die getrennten horizontalen Synchronisationsimpulse werden auch einer monostabilen Kippschaltung OS10 zugeleitet, die in Reaktion darauf ein Signal von etwa 2 μs Dauer zu dem UND-Gatter U12 ausgibt, dessen anderer Eingang ein Zeilen-Auswahl-Signal ist, das die ausgewählten Zeilen 10 bis 250 vom Gatter 166 angibt. In Reaktion darauf gibt das UND-Gatter U12 ein Signal aus, das einen Teil des horizontalen Synchronisationssignals auf jeder dieser Zeilen 10 bis 250 ist, das durch den Verstärker 174 maßstabsgerecht verändert ist. Der Ausgang des Maßstabs-Verstärkers 174 wird an der Addiereinrichtung 164 zurück in das Original-Videosignal summiert, deren Ausgang der Video-Ausgangsklemme 180 zugeführt wird.
12b zeigt eine Darstellung der Wellenform am Punkt Q von 12a (das bekannte horizontale Synchronisationssignal mit Farbsynchronsignal) und das Signal bei R, das den Ausgang des Maßstabs-Verstärkers 174 darstellt. Das summierte Ergebnis von Q und R ("Video-Ausgang" im unteren Teil von 12b) ist an der Video-Ausgangsklemme 180 vorhanden und stellt einen verkürzten horizontalen Synchronisationsimpuls mit Farbsynchronsignal dar.
Eine andere Schaltung für die Durchführung der Synchronisationsverengung mit ausgeweiteter Farbsynchronsignal-Hüllkurve wird nachfolgend beschrieben (das ausgeweitete Synchronsignal ist erforderlich, um die Farbsperre für die Fernsehgeräte zu sichern, wenn verengte, horizontale Synchronisationssignale ein Farb-Sperr-Problem hervorrufen). Die 13a und 13b zeigen eine Schaltung für das Einführen verengter, horizontaler Synchronisationsimpulse in das ganze aktive Videogebiet. Innerhalb dieses aktiven Gebietes bestimmt ein EPROM-Datenausgang, welche Zeilen darüber hinaus verengt werden. So kann es zum Beispiel dieser EPROM- Ausgang (EPD1) ermöglichen, dass die Zeilen 20 bis 250 eine ersetzte Synchronisationsimpulsbreite von 3,7 μs auf weisen, während die Zeilen 251 bis 262 eine ersetzte Synchronisationsimpulsbreite von 2,0 μs haben. Andere Kombinationen sind je nach Programmierung von EDP1 in dem EPROM U9 möglich. Ein anderer Ausgang von dem EPROM U9 kann auch eine Synchronisations-Unterdrückung in den Zeilen (d.h. Zeilen 255 und/oder 257), oder in ähnlicher Weise, vor der Position der EOF-Impulse bewirken (das erfolgt über das UND-Gatter U10 und EPD2 von dem EPROM U9). Die neupositionierte, horizontale, verengte Synchronisation ist auch nach der Ausführung der Synchronisations-Unterdrückung im normalen horizontalen Austastintervall (HBI) möglich.
Das Eingangs-Video trägt alle Kombinationen von: Basis-Kopierschutzprozess, Gebietsende-Impulse und Karo-Prozess oder ein normales Video vom Typ RS170 wird durch den Videoverstärker A1 auf OV (gleich dem Austastpegel) gleichspannungs-synchron neu gespeichert. Der Verstärker A1 gibt seinen Ausgang in die Synchronisations-Trenneinrichtungsschaltung U2, welche wiederum einen zusammengesetzten Synchronisationsimpuls und einen vertikalen Synchronisationsimpuls zwischen 1 μs und 20 μs ausgibt. Um ein Burst-Gatter zum Sperren des Bursts des Eingangs-Videos in der Schaltung 2015 zu erzeugen, muss darauf geachtet werden, dass kein Burst-Gatter-Impuls erzeugt wird, wenn Pseudo-Synchronisationsimpulse vorhanden sind (d.h. wenn das Eingangs-Video den Basis-Kopierschutzprozess aufweist). Somit verwendet die monostabile Kippschaltung U3 die zusammengesetzte (und die Pseudo-)Synchronisation und löst einmalig einen nicht neu-triggerbaren Impuls von etwa 45 μs aus, der lang genug ist, das Kompensieren und die vertikalen 2H-Impulse in dem vertikalen Austastintervall und ebenfalls die Pseudo-Synchronisationsimpulse zu ignorieren, die vorhanden sein können (normalerweise in den ersten 32 μs der Fernsehzeilen 10 bis 20). Die monostabile Kippschaltung U10 verzögert die vordere Kante der Eingangs-Video-Synchronisation um 5 μs und löst die monostabile Kippschaltung U11 aus, wobei eine Auslösung von 2 μs mit dem Farbsynchronsignal des Eingangs-Videos zusammenfällt.
Der Verstärker A1 treibt einen Farbintensitäts-Bandpaßfilter-Verstärker A91 für die Eingabe in die Burst-Phasenvergleichs-Schleifen-Schaltung 2105. Der Ausgang der PLL-Schaltung 2105 ist nun ein kontinuierlicher Wellen-Hilfsträger, phasenverriegelt mit dem Farbsynchronsignal des Eingangs-Videos. Die PLL-Schaltung 2011 stellt die neu-erzeugte Hilfsträger-Phase so ein, dass sie am Ausgang des Verstärkers A5 korrekt ist. Der Bild-Synchronisationsimpuls von der Synchronisations-Trenneinrichtung U2 stellt den Adressen-Zähler U8 für den EPROM U9 zurück. Der Zähler U8 wird durch den Verstärker A3 um einen Horizontalfrequenz-Impuls vorgestellt. Der EPROM U9 gibt in jede Datenleitung aus, die in dem aktiven Gebiet spezielle Fernseh-Zeilen mit hohem oder niedrigem Pegel aufweist.
Einer der Vorteile der Schaltung der 13a und 13b ist, dass die neu-erzeugte, verengte Synchronisation überall in dem horizontalen Austastintervall (HBI) angeordnet werden kann. Das wird insbesondere dann vorteilhaft, wenn die neu-verengte Synchronisation 1 μs vor der horizontalen Synchronisation des Eingangs-Videos beginnen kann. Mit einer Voreilung von 1 μs in dem neu-verengten Synchronisations- und PPS-Impuls (Impuls/Sekunde), äußert sich die horizontale Instabilität bei einer illegalen Kopie mit Basis-Kopierschutzprozess in einem horizontalen Wackeln von 1 μs mehr. Durch das Vorziehen des verengten, horizontalen Synchronisationsimpulses ist eine größere Zeitspanne zwischen dem verengten horizontalen Synchronisationsimpuls und dem PPS vorhanden, wodurch eine proportional größere Instabilität erzeugt wird, wenn eine illegale Kopie wiedergegeben wird.
Um eine vorgezogene, verengte Synchronisation zu erreichen, ist der Ausgang der monostabilen Kippschaltung U2 ein Impuls mit einer Dauer von 45 μs, der mit der vorderen Kante der Eingangs-Synchronisation zusammenfällt und der 32 μs lang über die monostabile Kippschaltung U4 in eine "Rechteckform" umgestaltet wird. Die Filter enthaltenden Komponenten R1, L1 und C1 bandpaßfiltern den Ausgang der monostabilen Kippschaltung U4 in eine Sinuswelle von 15,734 KHz.
Durch Einstellen des Induktors L1 wird vor (oder hinter) der horizontalen Synchronisation des Eingangs-Videos eine Sinuswelle erzeugt. Die Vergleichseinrichtung A3 wandelt diese Sinuswelle in Impulse um, deren Kanten der vorderen Synchronisationskante des Eingangs-Videos vor- oder nacheilen. Die "Verfolgungsfähigkeit" der Filter R1, L1, C1 (mit einem Q von 4), um Wellenformen synchron zu dem Eingangs-Video zu erzeugen, ist im allgemeinen besser, als die der meisten PLL-Schaltungen, wenn der Video-Eingang von einem Videokassettenrecorder kommt. Der Ausgang des Verstärkers A3 gelangt dann zu der 14-μs-monostabilen Kippschaltung U5, um ein HBI-Gatter-Signal zum Ersetzen der alten (Eingangs-)Synchronisation und des alten Bursts durch eine neue, verengte Synchronisation und einen erweiterten Burst zu erzeugen.
Die monostabile Kippschaltung U6 stellt von Beginn des horizontalen Austastintervalls (HBI) des Eingangs-Videos an (von der vorderen Kante der monostabilen Kippschaltung U5 an) eine verengte Nenn-Synchronisationsverzögerung von 0,5 μs ein und die monostabile Kippschaltung U7 schaltet einen neuen, verengten Synchronisationsimpuls aus. Die Komponenten R2, R3 und Q1 bilden einen Schalter, um den Impuls durch Überbrücken des Transistors Q1 (Emitter zum Kollektor) und über einen Befehl von EDP1 (d.h. für die Zeilen 251 bis 262 ist jedes Gebiets-EDP1 auf niedrigem Pegel und woanders auf hohem Pegel) weiter zu verengen. Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung U7 pulst dann 3,7 μs von den Zeilen 20 bis 250 und 2 μs von 251 bis 262. Das Ausschalten der hinteren Kante der monostabilen Kippschaltung U7 aktiviert die monostabile Kippschaltung U12, deren Ausgang das erweiterte Burst-Gatter (mit einer Impulsbreite von etwa 5,5 μs) ist.
Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung U12 gattert ein Farbsynchronsignal von der Schaltung 2011 über den Schalter SW22 und der Bandpaßfilter-Verstärker A4 (3,58 MHz) formt die Hüllkurve des erweiterten Bursts vom Schalter SW22 und koppelt sie über den Amplituden-Einstellwiderstand R10 für den erweiterten Burst mit dem Summierverstärker A5. Die verengte horizontale Synchronisation von der monostabilen Kippschaltung U7 wird über das Gatter U13 in den "UND"-Zustand überführt, mit einem Signal EPD2, das sich im allgemeinen auf hohem Pegel befindet, mit Ausnahme für die wenigen Zeilen, auf denen das verengte Synchronisationssignal unterdrückt werden soll, wodurch sich der Gebietsende-Impuls verstärkt. Der Ausgang des Gatters U13 wird über den Steuerwiderstand R8 für die verengte Synchronisationsamplitude in dem Verstärker A5 summiert. Der Ausgangsverstärker von A5 ist dann eine verengte Synchronisation plus einem erweiterten Synchronisationssignal. Der Schalter SW25 schaltet den Ausgang des Verstärkers A5 über das UND-Gatter U14 zum ODER-Gatter U20, welches den Ausgang des Verstärkers während des horizontalen Austastintervalls über den Ausgang der monostabilen Schaltung U5 und EPD3 schaltet (aktive Gebietspositions-Impulse, d.h. Zeilen 20 bis 262).
Der Pufferverstärker A22 gibt dann das Video vom Eingang mit neuer, verengter, horizontaler Synchronisation und erweitertem Farbsynchronsignal aus. Um einen neupositionierten Synchronisationsimpuls (EOFRSP) an dem Ende der Gebietsposition durchzulassen, arbeitet die monostabile Kippschaltung U16 10 μs bis 40 μs lang von der vorderen Synchronisationskante des Eingangsvideos an. Das Gatter U16 koppelt einen 2 μs bis 4 μs breiten Impuls, der gegenüber der vorderen Synchronisationskante des Eingangs-Videos um etwa 10 μs bis 40 μs verzögert ist. Der Ausgang des Gatters U16 wird über das UND-Gatter U18 und EPD4 von EPROM U9 freigegeben. Das Signal EPD4 nimmt dann bei bestimmten Zeilen am Ende des Gebietes nach der Aktivierung der Synchronisations-Unterdrückung über EDP2 einen hohen Pegel an. Das Gatter U16 treibt über den Widerstand R85 für die EOFRSP-Amplituden-Einstellung den Summierverstärker A5. Das Gatter U16 schaltet während der Aktivierung von EOFRSP über das ODER-Gatter U20 auch den Schalter SW25 ein, um den neupositionierten Synchronisationsimpuls einzusetzen. Somit weist der Ausgang des Verstärkers A2 das Eingangs-Video, die verengte Synchronisation und möglicherweise 1 oder 2 Zeilen der unterdrückten Synchronisation (keine Synchronisation) oder/und einige wenige Zeilen mit neupositionierter, verengter, horizontaler Synchronisation auf.
Die Synchronisationsimpuls-Verengung ist selbst dann wirksam, wenn nicht alle horizontalen Synchronisationsimpulse in einem Video-Signal in solcher Weise verengt sind. Es wurde ermittelt, dass selbst eine relativ geringe Anzahl von verengten, horizontalen Synchronisationsimpulsen einen falschen, vertikalen Rücksprung erzeugt. So können zum Beispiel drei bis sechs aufeinanderfolgende Video-Zeilen mit einem verengten, horizontalen Synchronisationsimpuls für diesen Zweck ausreichend sein. Es wird bevorzugt, diese verengten, horizontalen Synchronisationsimpulse in aufeinanderfolgenden (oder zumindest in dicht zusammenliegenden) Zeilen zu gruppieren, um den falschen, vertikalen Rücksprung zu erzeugen.
Eine andere Schaltung für die Synchronisationsimpuls-Verengung im Zusammenhang mit dem Entfernen von Kopierschutzsignalen wird in den US-Patenten Nr. 5,157,510 und 5,194,965 offenbart.
14a und 14b zeigen Blockdiagramme von zwei Vorrichtungen zum Kombinieren der vorher beschriebenen Synchronisationsimpuls-Verengung mit dem vorher beschriebenen, dem Stand der Technik entsprechenden Kopierschutzprozess und den horizontalen und vertikalen Signalmodifikationen.
14a zeigt die erste solche Vorrichtung, wobei das Programm-Video dem Schaltungsblock 204 zum Addieren der dem Stand der Technik entsprechenden Kopierschutzsignale einschließlich der addierten AGC-(automatische Verstärkungs-Steuerung) und Pseudo-Synchronisationsimpulse zugeführt wird. Der nächste Block 206 (der im Detail in 6a dargestellt ist), addiert (1) das Karo-Muster und (2) die Vertikalfrequenz-Signalmodifikationen zu dem Ende jedes der ausgewählten Gebiete. Darauf modifiziert der Schaltungsblock für die Synchronisationsimpuls-Verengung 208 (der in unterschiedlicher Detaillierung in 12a, und in 13a und 13b dargestellt ist) das Videosignal weiter, das an der Klemme 209 ausgegeben wird, zum Beispiel zu einem Haupt-Duplizier-Videokassettenrecorder in einer Einrichtung zum Duplizieren von Videokassetten. Es wurde auch beobachtet, dass der dem Stand der Technik entsprechende Kopierschutzprozess gerade dadurch verbessert wurde, dass der Synchronisations-Verengungsprozess addiert wurde.
Anders unterliegt in 14b das Eingangs-Programm-Videosignal zuerst der Verarbeitung durch den Schaltungsblock für die Synchronisationsimpuls-Verengung 208 und den Schaltungsblöcken für den Kopierschutz und das Karo-Muster und die Vertikalfrequenz-Signalmodifikation 204, 206 (hier in einem Block kombiniert dargestellt) und wird dann der Ausgangsklemme 210 zugeführt.
Es ist so zu verstehen, dass andere Vorrichtungen ebenfalls die offenbarten Videosignal-Modifikationen zur Verfügung stellen können, d.h. das Karo-Muster, das vertikale Gebietsende-Muster, die Synchronisationsverengung und Äquivalente davon.
15 zeigt einen Schaltkreis für das Addieren von Nach-Pseudo-Synchronisationsimpulsen, um die Kopierschutzeffektivität zu verbessern (d.h. die Betrachtbarkeit weiter zu verschlechtern), wenn eine illegale Kopie bei Vorliegen des vorher beschriebenen Basis-Kopierschutzprozesses des US-Patents 4,631,603 hergestellt wird.
Ein Video mit dem Basis-Kopierschutzprozess und den vorher beschriebenen Verbesserungen wird in den Widerstand R9 eingegeben. Der Verstärker A1 puffert das Eingangs-Video und koppelt es über den Kondensator C1 in die Synchronisations-Trenneinrichtung U6. Der Vertikalsynchronisations-Ausgang der Synchronisations-Trenneinrichtung U6 stellt einen 12-Bit-Zähler U1 zurück. Der Zähler U1 ist durch horizontale Synchronisation zu einem PLL U2 so getaktet, dass er gegenüber einer zusammengesetzten Synchronisation gesperrt ist. Der EPROM U3 wählt aus, auf welchen Zeilen die Nach-Pseudo- Synchronisation (PSS) auftreten kann. Eine pseudozufällige Verteilung der Nach-Pseudo-Synchronisation kann, wie durch den EPROM U3 ausgewählt, verwendet werden. Das Signal D0 (ein Ausgang von EPROM U3) sperrt entsprechend die monostabile Kippschaltung OS3. Das Burst-Gatter-Signal von der Synchronisations-Trenneinrichtung U6 wird invertiert und durch den Kondensator C2 und den Widerstand R2 tiefpaßgefiltert. Die Spannung Vgen wird in einem Signal (d.h. 300 Hz-Dreieck-Wellenform) in den Kondensator C2 summiert. Das bewirkt eine zeitverändernde Schwellendifferenz in einer monostabilen Kippschaltung OS3 und bewirkt somit eine Positionsveränderung. Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung OS3 ist ein fester Impuls (d.h. mit einer Dauer von 1,5 μs) mit Impulspositions-Modifikation von zum Beispiel ±1 μs. Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung OS3 tastet jedes Video über den Schalter SW1 auf den Austastpegel aus und addiert über den variablen Widerstand R einen Impuls, um einen Nach-Pseudo-Synchronisationsimpuls zu erzeugen. Der Summierverstärker A3 invertiert den Ausgangsimpuls der monostabilen Kippschaltung OS3, um die korrekte Form des addierten Nach-Pseudo-Synchronisationsimpulses zu erhalten. 16a bis 16e zeigen Wellenformen an verschiedenen, gekennzeichneten Punkten in der Schaltung von 15. Die Amplitude der Nach-Pseudo-Synchronisation kann über Vgen2 und den spannungsgesteuerten Verstärker A41, der ein Multiplikationsverstärker ist, amplitudenmoduliert sein. Der Ausgang des Verstärkers A41 variiert in der Amplitude entsprechend Vgen2 und ist 0 Volt, wenn der Nach-Pseudo-Synchronisationsimpuls nicht vorhanden ist.

Claims

Verfahren zum Modifizieren eines kopiergeschützten Videosignals, um den Kopierschutz zu verbessern, bei dem das nicht-modifizierte, kopiergeschützte Videosignal dazu ausgestaltet ist, um zu bewirken, dass ein Videosignal mit reduzierter Amplitude auf der Kopie aufgezeichnet wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Addieren einer Wellenform zu dem nicht-modifizierten, kopiergeschützten Videosignal, um ein modifiziertes Videosignal mit verbessertem Kopierschutz zur Verfügung zu stellen, das normal auf einem Fernsehgerät oder Monitor angezeigt werden kann, wobei die Wellenform dazu ausgestaltet ist, wenn in Kombination mit dem Videosignal mit reduzierter Amplitude, das auf der Kopie aufgezeichnet ist, um einen Video-Rücksprung zu bewirken, wobei die Wellenform zu dem Überabtast-Bereich des Videosignals addiert wird, und wobei die Wellenform für aktives Video an dem Ende einer horizontalen Zeile substituiert wird und sich unmittelbar vor einem horizontalen Synchronisationssignal befindet, oder wobei die Wellenform für aktives Video in den letzten Zeilen von einem Videogebiet substituiert wird und sich unmittelbar vor einem vertikalen Synchronisationssignal befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wellenform zu dem Videosignal addiert wird, indem ein Bereich des Videosignals ausgetastet und die Wellenform zu dem ausgetasteten Bereich addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem nur aktives Video ausgetastet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wellenform einen ins Negative gehenden Übergang enthält, der im Überabtast-Bereich des Videosignals liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem sich der Übergang zumindest unten an dem Schwarzpegel des Videosignals befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Übergang an einer Vielzahl aufeinanderfolgender Linien des Videosignals auftritt, die ein schwarzes Rechteck in dem Videosignal definieren, wie es angezeigt wird, gefolgt von einer Vielzahl aufeinanderfolgender Linien ohne solche Übergänge, wobei eine Vielzahl solcher Rechtecke in einem Videogebiet ein Muster definieren.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Wellenform zu horizontalen Linien des Videosignals addiert wird und bei dem die Position der Übergänge in aufeinanderfolgenden Linien verschoben wird, wodurch bewirkt wird, dass das Muster, wenn es betrachtet wird, vertikal verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Positionen der Übergänge mit einer Frequenz in dem Bereich von etwa dem drei- bis fünffachen einer Gebietsrate des Videosignals verschoben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem zumindest einige Zeilen ohne solche Übergänge jeweils einen Übergang von einem aktiven Videopegel zu einem Graupegel haben, wobei sich der Übergang vor dem Synchronisationssignal in der Zeile befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die oder jede zusätzliche Wellenform ein Muster aus sich abwechselnden Schwarz- und Grauregionen enthält, die in den Überabtast-Bereich des Videosignals addiert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, außerdem mit dem Schritt des Verschiebens der Positionen der Schwarz- und Grauregionen in aufeinanderfolgenden Gebieten, wodurch die Regionen in dem angezeigten Videosignal verlagert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wellenform zu zumindest den letzten beiden Zeilen von aktivem Video in einem Gebiet des kopiergeschützten Videosignals an dem unteren Bereich des Gebietes addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, außerdem mit dem Schritt des Veränderns der Position der Wellenform in aufeinanderfolgenden Videogebieten.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Position der Wellenform durch eine vorbestimmte Anzahl von Zeilen in jedem aufeinanderfolgenden Gebiet abgestuft ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Wellenform außerdem zu zumindest den ersten beiden Zeilen des vertikalen Austastintervalls addiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem mit dem Schritt des Verminderns der Dauer von ausgewählten Zeilen-Synchronisationsimpulsen des Videosignals.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Dauer von ausgewählten Zeilen-Synchronisationsimpulsen vermindert wird durch: Erzeugen von Impulsen, die jeweils eine Dauer, die kleiner ist als die der ausgewählten Synchronisationsimpulse, und jeweils einen entgegengesetzten Amplitudenwert und etwa die gleiche absolute Amplitude der ausgewählten Synchronisationsimpulse haben; und Addieren von jedem erzeugten Impuls in dem Videosignal an der Position von einem der ausgewählten Synchronisationsimpulse, wodurch die Dauer jedes der ausgewählten Synchronisationsimpulse wirksam vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt des Verminderns das Ersetzen von jedem ausgewählten Synchronisationsimpuls mit einem Impuls verminderter Dauer umfasst.
Vorrichtung zum Modifizieren eines kopiergeschützten Videosignals, um dem Kopierschutz zu verbessern, bei der das nicht-modifizierte, kopiergeschützte Videosignal dazu ausgestaltet ist, um zu bewirken, dass ein Videosignal mit reduzierter Amplitude auf der Kopie aufgezeichnet wird, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Steuerungsschaltung (102), um einen Bereich von aktivem Video des Videosignals an einer Position in einem Überabtast-Bereich des Videosignals zu bestimmen, wobei sich der Bereich an dem Ende einer horizontalen Zeile unmittelbar vor einem horizontalen Synchronisationssignal befindet, oder sich der Bereich in den letzten Zeilen von einem Videogebiet unmittelbar vor einem vertikalen Synchronisationssignal befindet, und die Steuerungsschaltung (102) eine Wellenform zur Addition zu dem nicht-modifizierten, kopiergeschützten Videosignal erzeugt, um ein modifiziertes Videosignal mit verbessertem Kopierschutz zur Verfügung zu stellen, das normal auf einem Fernsehgerät oder Monitor angezeigt werden kann, wobei die Wellenform dazu ausgestaltet ist, wenn in Kombination mit dem Videosignal mit reduzierter Amplitude, das auf der Kopie aufgezeichnet ist, um einen Video-Rücksprung zu bewirken, und eine Schalteinrichtung (104), um zu bewirken, dass die Wellenform zu dem bestimmten Bereich des Videosignals addiert wird, um gegen das aktive Video in dem Videosignal an dem bestimmten Bereich substituiert zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Steuerungsschaltung einen Impulsgenerator aufweist, um die Wellenform zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder nach Anspruch 20, bei der die Steuerungsschaltung ein Austast-Mittel, um den bestimmten Bereich von dem aktiven Video des Videosignals auszutasten, und einen Impulsgenerator zum Erzeugen der Wellenform aufweist, und wobei die Vorrichtung außerdem ein Addier-Mittel aufweist, um die Wellenform zu dem ausgetasteten Bereich des Videosignals zu addieren.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der das Austast-Mittel zumindest einen Bereich von jeder der zumindest mehreren Zeilen von dem aktiven Video in einem ausgewählten Videogebiet austastet, und bei der die Wellenform eine Video-Graupegel-Wellenform ist, und bei der außerdem das Addier-Mittel arbeitet, um in einer Aufeinanderfolge von Videogebieten zu addieren, gefolgt von einer Aufeinanderfolge von Videogebieten, zu denen die erzeugte Wellenform nicht addiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, bei der das Austast-Mittel außerdem austastet und die erzeugte Wellenform zu zumindest einem Bereich von jeder der ersten mehreren Zeilen von dem aktiven Video in dem vertikalen Austast-Intervall addiert wird, und zwar unmittelbar auf das ausgewählte Videogebiet folgend.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei der der Impulsgenerator eine Wellenform erzeugt, die ein ins Negative gehender Übergang nach unten zu zumindest dem Schwarzpegel des Videosignals ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, bei der das Addier-Mittel die erzeugte Wellenform in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeilen des Videosignals addiert, wodurch ein schwarzes Rechteck definiert wird, gefolgt von einer Vielzahl aufeinanderfolgender Zeilen, in die eine Graupegel-Wellenform eingesetzt ist, wobei eine Vielzahl solcher schwarzen und grauen Rechtecke in einem Videogebiet ein Wellenmuster definieren.