APRENDE PRACTICANDO / Codificador – Decodificador de Sonido

Codificador Sistema Nagravisión, aquí tu kit de regalo

Introducción

El sistema de codificación utilizado en España por el Canal+, así como por el resto de canales del mismo grupo difundidos por vía satélite es uno de los más sofisticados y seguros de los empleados actualmente para proteger la transmisión codificada de los canales de pago y se conoce con el nombre de Nagravisión, con diversas variantes en función de los sistemas de TV a los que se aplique: PAL y SECAM, por ejemplo. Este sistema presenta notables mejoras sobre el que se utilizó con anterioridad en países como Francia, siendo ampliamente pirateado.
Para evitar el caer en manos de los «piratas» o «hackers» se buscó un sistema con un mayor grado de protección y seguridad, adoptándose el desarrollado y patentado por los ingenieros de la empresa suiza Kudelski, utilizándose en países como Francia, Alemania, Bélgica y España. La empresa afirma que es un sistema muy seguro y que dispone de hasta 7 niveles de seguridad de forma que si se advierte que los «piratas» o «hackers» superan alguno de los niveles, el sistema permite poner en funcionamiento el nivel superior. Pero como cualquier sistema de seguridad diseñado por un hombre, puede ser desprotegido o pirateado por otro, y además nos consta que el sistema ha sido pirateado a pesar de que tanto los dueños de la patente como los responsables de los canales de televisión antes mencionados no confirman tal extremo.
El sistema Nagravisión realiza la codificación tanto de la imagen, como del sonido, a diferencia de otros sistemas que solamente codifican la imagen. La codificación de vídeo se realiza mediante una alteración en el orden de las líneas que componen la imagen, mediante un contador que se encarga de mezclar el orden de las líneas con una clave secreta consiguiendo el efecto por todos conocido de una imagen compuesta por líneas desordenadas. Por lo que respecta al audio, se realiza una inversión sobre una frecuencia, produciéndose frecuencias bajas donde antes había frecuencias altas y viceversa.

Funcionamiento
El circuito aquí presentado permite oír correctamente, el sonido de los canales codificados que se reciben en España en castellano que emplean el sistema Nagravisión, así como los canales extranjeros que utilizan este mismo sistema, como ya se mencionó anteriormente. Existen además otros canales que no realizan el codificado del sonido, realizándolo únicamente de la señal de vídeo.
La codificación de la señal, se realiza según se ha comentado anteriormente, mediante una inversión del espectro de audio sobre una frecuencia de 12.8KHz, por tanto, la decodificación debe realizarse considerando tal efecto.
El funcionamiento del circuito es sumamente sencillo, ya que el objetivo del mismo es realizar el producto de la señal codificada en el dominio del tiempo, que incorporado al dominio de la frecuencia se interpreta como una convolución; esto quiere decir en un lenguaje más llano que la codificación del sonido se realiza invirtiendo la frecuencia de sonido que nuestro oído es capaz de oír, de 20 a 20.000 Hz, con respecto a una frecuencia central de aproximadamente 12.800 Hz, procediendo de la forma siguiente: las frecuencias superiores a esa frecuencia central se convierten en frecuencias inferiores a la central en el mismo margen en que antes la superaban, mientras que sucede algo similar con las frecuencias inferiores a la central, solo que en este caso pasa a frecuencias superiores a aquélla, obteniéndose el valor de la frecuencia codificada de la expresión siguiente:

Fc = 2 * 12.800 – F = 25.600 – F
Siendo:
Fc: Frecuencia final o codificada.
F: Frecuencia original del sonido (sin codificar).
12.800: Frecuencia central.

De lo anteriormente expuesto se llega a deducir que el margen de frecuencia audible mencionado anteriormente se desplaza y pasa a ser de 25.580 a 5.600 Hz, quedando en gran medida fuera del espectro audible (por eso se oye solamente un silbido muy agudo), y de forma casi ininterpretable, sonidos cuya frecuencia no tiene nada que ver con la original.

Descripción
Para el diseño de los bloques anteriormente mencionados se han elegido los componentes siguientes: El corazón del bloque oscilador es el circuito 555, el resto de los componentes pasivos que conforman este bloque son: Rl, una resistencia fija de 4K7, R2, una resistencia ajustable de 10 Kohm, y Cl, con una capacidad de 10 KpF. En este bloque se pueden modificar algunos componentes para mejorar sus características (mejor ajuste de la frecuencia del oscilador), para ello se puede modificar el valor de R2, eligiendo un potenciómetro de 4K7, y para poder llegar con una mayor precisión a la frecuencia elegida, también puede ser recomendable la elección de un potenciómetro multivuelta,  para poder controlar con mayor precisión la frecuencia del oscilador.
También se puede utilizar en lugar de una resistencia variable, una fija de un valor 1K8 6 2K2, obteniendo unos valores de frecuencia 12.857 y 12.632 respectivamente, con un Duty Cicle (relación del nivel alto con respecto al periodo) de un 58%. Por lo que respecta al bloque conmutador, se compone del circuito 4066, que incluye en su interior 4 conmutadores analógicos, de los que solamente se va a utilizar uno.

Ajustes
Para realizar el ajuste del circuito como decodificador de sonido de un canal de televisión, simplemente es necesario realizar las conexiones anteriormente comentadas,  e ir variando la resistencia R2, hasta obtener la mejor calidad en el sonido.
Para utilizar el circuito como codificador de sonido, se procede de la misma forma, simplemente es necesario disponer de 2 circuitos idénticos, y una vez realizada la codificación de la señal fuente, obtener la decodificación en el sistema destino con la otra unidad, y realizar el ajuste hasta obtener la mejor calidad posible del sonido recibido, controlando en origen que la frecuencia elegida para la codificación impida entender o interpretar la fuente de sonido.

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