專利名稱：閃斷探測器的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用于探測稱之為閃斷的電視視頻信號的暫時中斷的設備和方法，特別地涉及探測訂戶衛星電視發射的閃斷。
電視視頻信號的發射有時會瞬時地或暫時地中斷，在本技術領域中這種中斷稱之為“閃斷(glitch)”。閃斷可能由各種因素造成，尤其是，閃電或氣候變化等環境因素、建筑物干擾、發射過程中的電氣或電子失靈、或者諸如衛星天線設置不當或暫時發射或接收失靈等衛星通信問題。對于用解密鑰解密的加密發射情況，系統的錯誤(“bugs，臭蟲”)或失靈可能會阻礙解密鑰的接收。
電視觀看人看到的閃斷可以是電視屏幕上圖像的抖動彌散、模糊、中斷等。在訂戶衛星電視發射中，閃斷還能引起更多的問題。在這種訂戶系統中，加密電視信號是與一個有條件訪問的數據流一起發射的，該數據流包含了授權控制消息(entitlement controlmessages,ECM)，其中特別是包括有解密鑰的信息。關于加密系統，例如在授予Cohen等人并轉讓給本讓受人的美國專利NO.5,282,249和NO.5,481,609中有所說明，這里引用這兩個專利所公開的內容作為參考。一個集成的接收器解碼器(IRD)接收加密信號并利用解密鑰信息去解碼ECM，后者決定了觀看人是否被授權觀看特定的廣播。如果在這種加密系統中出現了閃斷，特別是在ECM數據流中出現了閃斷，則IRD將不能翻譯該信號，于是暫短地將根本沒有任何圖像傳遞給電視機。根據IRD的不同編程，圖像的暫短不傳送將使人看到一個凍結的或藍色的屏幕，或者一個攪亂的圖像。
所以很容易理解，為了提供可靠的廣播服務，探測閃斷是一個重要的工具。通過探測閃斷，就有可能發現其根源并加以排除，或者至少能掩蓋問題和/或加以補救。
閃斷探測器在本技術領域是已知的。授予Martin的美國專利NO.4,107,651描述了一種閃斷探測器和電路，它根據在一個分立的采樣周期內的數字信號大小和接著的變化極性來探測一個數字信號中的閃斷。授予Comley的美國專利NO.4,198,608描述了一種閃斷探測器和捕獲電路，它能排除D/A(數/模)轉換器因輸入數字信號中的一個或幾個比特出錯所造成的閃斷。授予Taylor的美國專利NO.4,353,032描述了一種系統，該系統使用兩個與一對互補的數據信號相連的閃斷探測器，能在一個采樣時鐘周期內探測到正向的(positive-going)或反向的閃斷。授予Nakagomi等人的美國專利NO.4,495,621描述了一種閃斷探測器，它通過以采樣時鐘的若干分之一對輸入信號采樣來探測和測量出閃斷的長度。
已公開的PCT專利申請WO96/34294說明了一種方法，它能以非侵入方式測試一個數字通信系統的性能。該測試系統利用典型地由數字接收器所產生的信息去校正通信信道的缺陷。
另外一些公開的專利文件試圖通過發射一個已知的測試圖形并在接收端進行觀察來探測閃斷，出現在接收的測試圖形中的任何閃斷都是可容易探測的。這種技術的一個例子是已公開的PCT專利申請WO95/24101，其中描述了一種能產生用來輸出給一個視頻測試圖形發生器的視頻測試圖形的設備，這個測試圖形以模擬顯示在電視機上的圖形的形式，顯示給一個操作人員。歐洲專利申請EP729280A2描述了一種發射監視系統，該系統從某一給定的源接收一個測試信號，并通過標準的聲頻帶電話連接向這個源提供一個代表接收到的測試信號的反饋。EP746168A1描述了一種測試圖形發生器，它所產生的測試圖形可以被測試工程師憑視覺檢驗，判斷該測試圖形中的某幾行是否正在被電視信號解碼器正確地解碼。EP746169A1描述了一種測試圖形，該圖形適合于一種能探測一個信號的顏色內容的逐幀變化并根據這種變化去調制例如高頻亮度分量的衰減等某些參數的電視信號解碼器。EP757499A2描述了一種利用信號分析器去測試一個壓縮數字電視信號解碼器的方法，該信號分析器檢驗該解碼器是否從測試比特流提供了一個期望的比特簽名。
然而，上面所引述的以往技術并沒有提供一種能自動地探測測試圖形中的閃斷從而能有效地應用于訂戶衛星電視發射的閃斷探測器。
本發明試圖提供改進的閃斷探測設備和方法，特別地，它們能用于訂戶衛星電視發射的閃斷探測，而不論其電視信號是模擬的還是數字的。
本發明使用一個視頻插入器，它能產生一個測試圖形并把該圖形插入到視頻發射中，特別是插入到對觀看人的廣播視頻發射中，該測試圖形能被復制給多個IRD。一個閃斷探測器能同時對由每個IRD產生的每個視頻幀采樣，并將這每個視頻幀與一個在已知時間已知的圖形相比較。本發明的一個特色是該視頻插入器能產生動態的測試圖形，這在MPEG(活動圖像專家組)系統中特別有用，后面將對此作詳細說明，最好是當采樣的圖形不按已知圖形的已知改變方式改變時探測到一個閃斷。
在本技術領域中眾所周知，家庭用戶的電視屏幕的最高幾行和最低幾行一般是看不到的。本發明的另一個特色就是利用了這一事實，把測試圖形傳送到電視屏幕的這些“死”行上。
與以往技術不同，本發明的閃斷探測器能夠同時地從多個含有視頻信號的頻道來監視圖形信息。
因此，根據本發明一個優選實施例提供了一種探測視頻信號中的閃斷的方法，它包括以下步驟從一個視信號幀中無人地采樣圖形信息，這個幀由已知的圖形信息表征；把從該幀得到的采樣圖形信息與已知圖形信息相比較；以及，如果采樣圖形信息不同于已知圖形信息，則探測一個閃斷。
根據本發明的一個優選實施例，該方法還包括逐幀地改變已知圖形信息，并且其中的探測步驟包括，如果采樣圖形信息不按已知圖形信息的改變方式改變，則探測一個閃斷。
根據本發明的另一個優選實施例，該方法包括逐幀地改變已知圖形信息，使得能至少部分地防止已知圖形信息的數據因視頻壓縮而丟失。已知圖形信息最好通過把一個測試圖形插入視頻信號來產生。
根據本發明的又一個優選實施例，該方法包括把測試圖形放置在正在實際觀看的電視頻道上發射。
根據本發明的再一個優選實施例，采樣步驟包括同時從多個含有視頻信號的頻道上采樣圖形信息。該多個頻道中每個頻道上的已知圖形信息最好是相同的。
根據本發明的一個優選實施例，比較和探測步驟在被發射給一個電視屏幕的視頻信號中的多個行上進行。
根據本發明的又一個優選實施例，比較和探測步驟在被發射給一個電視屏幕的視頻信號中的至少一個“死”行上進行，該至少一個死行不能被屏幕觀看人看見。
根據本發明的一個優選實施例還提供在一個視頻信號幀上發射的變化測試圖形，其中該測試圖形逐幀地變化。
根據本發明的一個優選實施例還提供一個視頻插入器，它包括一個把輸入視頻信號分離成垂直和水平同步信號的脈沖分離器，把一個測試圖形插入到視頻信號中去的可編程設備，以及一個把帶有測試試圖形的視頻信號輸出給多個頻道的輸出電路。
根據本發明的一個優選實施例還提供一個閃斷探測器，它包括一個從一個視頻信號幀采樣圖形信息的采樣器，以及一個把從這個幀采樣到的圖形信息與已知圖形信息相比較的比較器。
根據本發明的一個優選實施例該采樣器同時從多個幀采樣圖形信息。這些幀最好與多個頻道相關連。
通過下面結合附圖所作的詳細說明，將可更充分地理解和承認本發明，在附圖中

圖1是根據本發明的一個優選實施例構筑和工作的閃斷探測器系統的簡化半圖示半方框圖說明；圖2是根據本發明的一個優選實施例構筑和工作的視頻插入器的簡化方框圖說明，該視頻插入器把測試圖形插入到圖1的閃斷探測器系統中；圖3是圖1閃斷探測器系統的簡化方框圖說明；以及圖4是圖1閃斷探測器的一個測試階段的簡化流程圖。
現在參見圖1，其示出了根據本發明的一個優選實施例構筑和工作的一個閃斷探測器系統。視頻信號由一個視頻源10提供，這種視頻源的例子有，但不局限于，激光視盤、VCR(錄像機)、攝像機等。
根據本發明的一個優選實施例，一個視頻插入器12把一個測試圖形插入到由視頻源10提供的典型地為模擬型的視頻信號中，對此下面將參考圖2進行更詳細的說明。然后最好有一個編碼器14對視頻信號編碼并輸出數字視頻信號。一個條件訪問插入器15最好插入授權控制消息(ECM)，由此產生一個條件訪問數據流，其中特別地含有ECM，解密鑰信息和編碼數字視頻信號。一個頭端部11典型地可以裝納視頻源10、視頻插入器12、編碼器14、和條件訪問插入器15。
條件訪問插入器15可以利用例如根據MPEG標準的數字視頻壓縮技術來輸出帶有編碼數字視頻信號的條件訪問數據流。如本技術領域所周知的，MPEG(英文“活動圖像專家組”的縮寫)是指一組數字視頻壓縮標準。MPEG文件可以用專用的硬件或軟件解碼。MPEG通過只存儲各幀之間的差別而不是每個完整的幀來達到高壓縮率。雖然在壓縮過程中會丟失一些數據，但這種數據丟失一般不會被人眼察覺。MPEG利用了統計復用，也即它在發射時根據共享一個通信頻道的各個用戶的需要來分配該頻道的整個帶寬。
典型地，具有MPEG格式的數字視頻信號被發送給一個集成的接收器解碼器(IRD)16。視頻信號最好復制給多個IRD16。視頻信號可以用任何發射形式發射，例如衛星、電纜、或包括數字地面通信在內的地面通信。每個IRD16都利用與視頻信號一起發送來的解密鑰信息去解碼視頻信號，并以許多視頻幀的形式輸出模擬視頻信號，這種信號可以在電視屏幕上觀看。雖然可以使用專用的協議工作，但IRD16最好按照標準的工業協議來工作。一個閃斷探測器18對IRD16所產生的視頻幀進行采樣/監視，并探測這些幀中的任何圖形改變，如下面將參考圖3所做的更詳細說明指出，這種圖形改變表明了閃斷。閃斷探測器18最好能夠同時監視所有的IRD16。
現在參見圖2，這是視頻插入器12的一個簡化的方框圖說明。輸入視頻信號例如通過一個同軸連接器20輸入給視頻插入器12。連接器20最好有一個并聯電阻以提供輸入阻抗。然后輸入視頻信號被分開，其中一部分最好進入一個脈沖分離器22，后者提供垂直和水平同步信號。另一部分最好進入一個輸出復用和緩存電路24。垂直和水平同步信號最好進入一個現場可編程門陣列(FPGA)26，后者將控制輸出復用器和緩存器操作的時序。可以用開關28來選擇和/或固定某個特定的操作模式，這種開關例如是DIP(撥鍵)開關。FPGA26把一個規定的測試圖形插入到視頻信號中，具體的插入圖形取決于開關的設定。除了對輸出電路24輸入視頻信號之外，還向它輸入一個或幾個參考信號。
因為在大多數時間上MPEG僅存儲相鄰幀之間的差別，只是周期性地發送一幅完整圖像，所以一個不變化的測試圖形將被高度壓縮地發送。由于對閃斷探測來說重要的是要有盡可能多的數據，所以這里不希望有數據丟失。根據本發明的一個優選實施例，視頻插入器12生成一個故意有逐幀的恒定變化或至少部分恒定變化的測試圖形，使得MPEG將使用較多的帶寬去發送該測試圖形的數據流。這一方法使得所有構成電視發射的元件都處于工作狀態，從而閃斷探測器18能夠有效地和可靠地探測出由于構成電視發射的任一元件的失靈而可能出現的閃斷。測試圖形可以是一個彩色圖形或任何其他圖形，也可以含有聲頻部分。
在本技術領域中周知，家庭用戶電視屏幕上最高的和最低的幾行一般是看不到的。圖1中的電視屏幕34上用代號30和32標出了兩個“死”行。本發明的另一個特色是在家用電視屏幕34的一個或幾個“死”行上，最好在多個死行上，發送測試圖形。這樣閃斷探測器18便能在發送給屏幕34的電視信號的多個行上，特別在死行上監視閃斷。這樣，與以往技術不同，本發明在一個“現場”頻道即實際觀看的頻道上發送測試圖形。這提供了多重好處對實際的現場頻道監視閃斷，并且不是浪費地在另一個非觀看頻道上發送測試圖形。由于測試圖形在死行上發送，所以它不會干擾觀看人享受電視。
現在參見圖3，這是對閃斷探測器18的簡化方框圖說明。閃斷探測器18能夠同時監視多個頻道。來自各個IRD16頻道的視頻信息信號分別被輸入到各處輸入電路36中，該輸入電路最好把視頻信號分開給一個脈沖分離器38和一個比較器40，其中脈沖分離器提供垂直和水平同步信號。比較器40的輸出和來自脈沖分離器38的垂直和水平同步信號最好進入一個FPGA42。來自FPGA42的信息被傳送一個CPU(中央處理單元)44并在那里得到處理。
視頻信號最好被視頻分離器38和比較器40按兩個階段采樣。一個階段只是簡單地確認和識別每一頻道的連接和工作情況，其中同步脈沖被采樣。如果沒有探測到任何活動，則將宣告該特定頻道未在使用。或者，這個沒有探測到活動的事實也可以定義為一個閃斷。在這個第一階段之后，各頻道被第二次采樣，這就是測試階段。
現在參見圖4，這是閃斷探測器18測試階段的簡化流程圖。來自每一幀的采樣信息被與一個已知值比較。起動一個頻道計數器(圖4中的CC)。如果采樣信息與已知值相同，則頻道計數器向下計一個數；如果不同，則頻道計數器增加一個數。經過一幀之后，或者經過一個給定數目的幀數之后，CPU44檢查頻道計數器。如果頻道計數器值大于一個預定值，則該頻道有一個閃斷；否則該頻道是正常的。CPU44可以把它處理的信息發送給一個主計算機46(圖3)，以顯示和/或登錄頻道狀態和閃斷信息。
應該看到，對于熟悉本技術領域的人們來說，本發明并不局限于前面具體示出和說明的內容。反之，本發明的范圍包括了上述各特色的各種組合和部分組合，還包括熟悉本技術領域的人們在閱讀了上述說明之后可能做出的不屬于以往技術的各種修改和變動。
權利要求
1.一種探測視頻信號中的閃斷的方法，它包括以下步驟從一個視頻信號幀無人地采樣圖形信息，上述幀由已知的圖形信息表征；把從上述幀采樣的圖形信息與上述已知圖形信息相比較；以及如果上述采樣圖形信息不同于上述已知圖形信息，則探測一個閃斷。
2.根據權利要求1的方法，它包括逐個上述幀地改變上述已知圖形，信息并且上述探測步驟包括，如果上述采樣圖形信息不按照上述已知圖形信息的上述改變的方式改變，則探測一個閃斷。
3.根據權利要求1的方法，它包括逐個上述幀地改變上述已知圖形信息，使得至少能部分地防止因視頻壓縮而造成的上述已知圖形信息的數據丟失。
4.根據權利要求1的方法，它包括通過向上述視頻信號插入一個測試圖形來產生上述已知圖形信息。
5.根據權利要求4的方法，它包括在正在實際觀看的電視頻道上發送上述測試圖形。
6.根據權利要求1的方法，其中上述采樣步驟包括同時從含有上述視頻信號的多個頻道采樣圖形信息。
7.根據權利要求6的方法，其中上述已知圖形信息對上述多個頻道中的每個頻道都是相同的。
8.根據權利要求1的方法，其中的比較和探測步驟對正被發送給電視屏幕的視頻信號的多個行進行。
9.根據權利要求1的方法，其中的比較和探測步驟對正被發送給電視屏幕的視頻信號的至少一個“死”行進行，上述至少一個死行是上述屏幕的觀看人所看不到的。
10.一種在視頻信號的一個幀上發送的變化測試圖形，其中上述測試圖形逐個上述幀地改變。
11.一種視頻插入器，它包括一個脈沖分離器，它把輸入視頻信號分離成垂直和水平同步信號；可編程設備，它向一個視頻信號插入一個測試圖形；以及一個輸出電路，它向多個頻道輸出帶有上述測試圖形的上述視頻信號。
12.一種閃斷探測器，它包括一個采樣器，它從一個視頻信號幀采樣圖形信息；以及一個比較器，它把從上述幀采樣的圖形信息與已知圖形信息相比較。
13.根據權利要求12的閃斷探測器，其中上述采樣器同時從多個上述幀采樣上述圖形信息。
14.根據權利要求13的閃斷探測器，其中多個上述幀與多個頻道相關連。
全文摘要
一種探測視頻信號中的閃斷的方法,它包括以下步驟:無人地從一個視頻信號幀采樣圖形信息,該幀由已知的圖形信息表征;把從該幀采樣的圖形信息與已知圖形信息相比較;以及如果采樣圖形信息不同于已知圖形信息則探測一個閃斷。
文檔編號H04NGK1221293SQ98117310
公開日1999年6月30日 申請日期1998年8月11日 優先權日1997年8月11日
發明者丹尼爾·哈爾－紹莎尼姆, 多維戴·謝希克 申請人:Nds有限公司