基于有线电视的加密与解密分析

彭克发+赵顺洪

[内容摘要]：有线电视以众多的频道，丰富的节目内容，优良的图像质量以及多功能服务等优势而在世界各国迅速地发展。而对有线电视采用加密与解密技术，是对有线电视管理、健康发展、有效运着的有效办法。本文就对有线电视的几种加密与解密方法和相应概念作一定分析，望能起到一个引领作用。

关键词：有线电视 发展 管理 加密与解密 数字技术 抑制技术

【中图分类号】TN943

1 引言

有线电视以众多的频道，丰富的节目内容，优良的图像质量以及多功能服务等优势而在世界各国迅速地发展。在欧洲、美国、日本等工业发达国家，有线电视普及率都在50%以上。近年来有线电视在我国的一些城市和地区也迅速发展起来，从小规模的共用天线发展成大规模有线电视系统。国务院已批准实施《有线电视管理法》。据不完全统计，大小有线电视系统已普及到全国各地。

有线电视实行有偿服务，即用户要向有线电视台交付一定的费用，才能获得观看有线电视节目的自由。有线电视之所以收费，是因为建设有线电视系统的投资巨大而要集资；有线电视只能根据用户交付不同的费用，制作多套高质量的不同种类的节目，满足不同层次观众的要求。如美国有线电视系统设有各种专门频道，如新闻、天气预报、体育消息、政府会议实况报道、音乐节目、儿童节目、家庭影院、购物指南等频道，基本满足不同层次观众的要求。这样看来，根据不同要求收取不同费用的有偿服务机制是公平合理的。国外费用种类很多，除初装外，有按月交费收看基本频道节目；按收看频道个数交月金；也有按节目内容或按小时交纳附加费等等。我国目前有线电视用户仅交付少量的初装费及较低的月金，有些大单位办有线电视台多数是免费收看。随着我国有线电视的发展与完善，也必将实施合理的有偿服务机制。

有偿服务的有线电视系统中，为了防止不交费的用户收看付费节目或普通用户收看特定用户节目，就要对节目信号进行加密（加扰）处理。为了确保已付费的用户能够正常收看自己喜欢的节目，就要将解密（解扰）的付费和数据交给用户，以便将加密的节目信号进行解密，确保已付费用户能获得这些特定节目的内容和服务。对电视信号进行加密，就是在发射端设法破坏或去掉组成电视信号的某些关键成分，以使接收这种信号时若不进行相应处理，将使图像翻滚、扭动及色调失常等而无法收看。对加密的电视信号进行解密，就是设法恢复正常的电视信号，供已付费的用户收看。

当前，世界各国的有线电视系统中，采用各种各样的加密和解密技术。以下结合各国有关公司就有线电视方面在我国的专利申请内容，介绍几种有线电视的加密与解密技术，供电视工作者和读者了解。

2 对图像信号进行处理的加密技术

对图像信号进行的加密方法中，最简单的是视频信号进行倒相，即发射的视频信号与正常的视频信号极性相反，使普通的电视机收到的图像亮暗相反，黑白颠倒，颜色失常。这种方法很简单，但保密性较差，因此，在实际使用中常常要与其它方法相结合，以求获得较好的保密性。

有一种行序变换或时移方法，它是将视频信号不按正常顺序扫描，而是跳跃地进行扫描，或者让视频信号相对于行定时信号进行时移。这样就使普通电视机收到的图像信号严重失真，图像难于识别，字符无法读懂，总之图像画面完全失去娱乐价值。美国远望公司1989年6月在我国申请的“时域信号加密与解密的方法和装置”发明专利说明书中，具体描述了这种方法。它在发射端将视频信号以伪随机超前或滞后于行的定时基准信号方式进行时移的方法，将视频信号进行加密，而在接收端以相反的时移技术进行解密。美国麦克罗维森公司1990年9月向我国申请的“对时域信号加密和解密的方法和装置”的发明专利说明书中描述的方法，是将进行时移的视频信号进行编码，然后发送到接收端。解密时则舍去原来的行定时基准信号及色同步脉冲，产生出与加密前的相对位置相同移动量的新信号。

还有伪随机行旋转技术和伪随机选择间断点的行分段技术。前者是将随机选取的行以相反顺序（从右至左发送，其余行则以正常顺序发送发送；后者是将每一行都断开为两个随机选择的段，先依次发送右侧行段，再依次发送左侧行段。另外，还有伪随机图像信号电平倒转等技术。以上介绍的几种附费都是通过改变图像信号来达到加密目的。

3 对同步信号进行处理的加密技术

对同步信号进行处理的加密附费有：改变同步脉冲幅度；改变同步脉冲信号与图像信号幅度的关系；对水平或垂直同步信号进行抑制等。其目的都是使电视机收到的图像扭曲、抖动或滚动，使观众无法收看。美国亚特兰大科研公司1989年4日在我国申请的分明专利“一种改进视频扰频并使用分离同步脉冲的附费和装置”说明书中，描述这种方案是把同步信号脉冲分为几个部分并各自以不同的电平进行发送，同时还将视频信号倒相，以实现其加密的附费。它是对图像信号处理和对同步信号处理的两种方法相结合的方案，不仅增强了保密效果，而且改进了接收端视频信号的恢复质量。

4 数字加密技术

数字加密的方法比较多。例如“改变行、帧图像信号数据序列来读出数据；将行视频数据进行时移以及各种各样插入健数据等方法，其目的都是使接收到这些加密的视频数据后，若无相应的解密方法就根本不能收看。日本的一份专利申请说明书中介绍的方案是把键数据加密两次，即把进行加密的键数据再由另外的键数据加密一次，在发送到特定用户。英国的一份专利申请说明书中公开的技术方案是：把用于解密的必要密码信号预先送到用户并存由基准页标表示的一个存储区域总共，无论何时需要见数据，都可用基本页标指明。因此，其发射端就可周期地改变见数据，从而既可以减化加密方法，又增加了保密性和可靠性，同时还保证了在新旧键数据转换期间，付费的老用户和新用户都能正常收看他们想看的节目。

5 抑制技术

为了克服有线电视加密和解密方案中存在着图像质量降低问题，电视工作者在不断地寻找新技术，开始重新研究有线电视发展早期阶段所采用的技术，研制出新的抑制系统。如美国亚特烂大科研公司已在我国申请了名为“抑制未预定的电缆电视频道的方法和装置”的发明专利。这个方案的特点是不对发射信号进行加密，而是在接收端设置由微处理器控制的压控振荡器，该振荡器不断发出干扰信号，干扰那些未付费的普通用户正常接收。而付费的用户不受任何干扰，正常收看由发射端送来的未加密的电视信号。

6 结束语

通过以上介绍看出，有线电视的加密和解密技术一直在不断地发展，各种方法不断改进与完善，并向着低成本、高保密性、简单、可靠的方向发展。

参考文献：

1.姜秀华.数字电视原理与应用.北京：人民邮电出版社，2003

2.张丽华.电视原理与接收机.北京：机械工业出版社，2002

3.刘剑波等.有线电视网络.北京：中国广播电视出版社，2003

4.郑志航.数字电视原理与应用.北京：中国广播电视出版社，2001

5.劉洪飞.有线广播数字电视技术.北京：人民邮电出版社，2003endprint