УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОДНОМ ЭКРАНЕ И СКРЫТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ВЫВОДИМОГО НА ЭКРАН

Область применения
Полезная модель относится к устройствам демонстрации на одном средстве визуализации информации (монитор компьютера, экран телевизора, проектора, радара, осциллографа и т.п., далее - экран) двух и более изображений, предназначенных для различных пользователей (многопользовательский режим), а также к устройствам скрытия изображения, демонстрируемого на экране, от сторонних наблюдателей.
Уровень техники
Из уровня техники известен СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ЦВЕТНЫЕ РАСТРОВЫЕ СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ, ОТ УТЕЧКИ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ КАНАЛАМ [1].
Изобретение относится к защите информации в электронно-вычислительной технике, применим в ЭВМ, использующих цветные растровые системы отображения информации. Техническим результатом является ослабление побочных электромагнитных излучений, несущих информацию о выводимом на экран монитора изображении и скрытие информационной составляющей побочных излучений, который достигается тем, что способ построен на принципе суперпозиции электромагнитных полей сигналов цветного изображения. В основе способа лежит управление сигналами цветного изображения в соответствии с установленными условиями. Предлагаемый способ предполагает разработку и использование специальной программы управления сигналами цветного изображения как более эффективного средства защиты в отличие от активных и пассивных средств существующих способов защиты информации в ЭВМ с сточки зрения стоимости, безопасности здоровья человека и создания непреднамеренных электромагнитных помех средствам связи.
Данное решение не позволяет вести демонстрацию нескольких изображений на одном экране, а способ скрытия изображения, выводимого на экран, базируется на замене цифровых кодов, несущих информацию об уровне этих сигналов, на другие коды, которые
позволяют изменить уровень каждого из RGB-сигналов (R - "красного", G - "зеленого", В - "синего") на заданный. Принцип работы цветных РСОИ современных ЭВМ позволяет выполнить это управление программно и таким образом, чтобы оператор, работающий с ЭВМ в диалоговом режиме, без особого труда различал выводимое на экран монитора изображение, и одновременно с этим осуществлялось максимально возможное ослабление ПЭМИ и скрытие их информационной составляющей. Графический видеоадаптер, присутствующий в каждой современной ЭВМ с цветными РСОИ, позволяет реализовать предлагаемый способ защиты. Это значит, что способ основан на подавлении импульсных помех монитора, которые можно перехватить по радиоканалу и не защищает от подглядывания стороннего пользователя в экран монитора со стороны или сзади. Недостатком также является то, что устройство не может работать с проекторами и не позволяет параллельно использовать режим стереовидения и многопользовательский режим.
Наиболее близким по техническому результату на способ достижения защиты от подглядывания в монитор, является решение [2]. Решение воплощено в Университете Токусима во главе с профессором Хироцугу Ямамото. Создан компьютерный дисплей, изображение на котором можно разглядеть только лишь со строго определенного расстояния и под строго определенным углом. Отклонение всего в десять сантиметров от центра влево или вправо и удаление на полтора метра от монитора делают картинку совершенно неразличимой. Суть предложенной методики сводится к следующему. Каждый пиксель на экране состоит из шести субэлементов - трех черных, одного красного, одного зеленого и одного синего. Поверх экрана накладывается специальная декодирующая маска, также содержащая шесть субпикселей, три из которых являются прозрачными, а три оставшиеся, соответственно, нет. Декодирующая маска устроена таким образом, что изображение сможет увидеть только сам пользователь, а человек, стоящий за спиной или подглядывающий из-за угла, обнаружит на мониторе беспорядочные цветные "волны". В настоящее время технология позволяет шифровать восемь различных цветов - красный, синий, зеленый, бирюзовый, пурпурный, желтый, белый и черный. Защита картинки обеспечивается огромным разнообразием возможных комбинаций: например, при кодировании изображения размером 256×256 точек количество вариантов доходит до числа с более чем 59 тысячами нолей.
В настоящее время исследователи заняты совершенствованием методики и рассчитывают
выйти с технологией на рынок в течение пяти лет. Предполагается, что методика будет применяться в банках, интернет-кафе, правительственных организациях и т.д.
Недостатком является то, что в прототипе требуется специальный монитор, стоимость которого значительно выше стоимости обычного монитора, предлагаемое устройство работает с любыми типами серийных мониторов.
За монитором-прототипом может работать только один человек, он не позволяет выдавать изображение для любого количества людей, при этом ограничивается угол зрения и расстояние до монитора. Недостатком также является то, что устройство не может работать с проекторами и использовать многопользовательский режим.
Технический результат: заявленное решение позволяет использовать один экран телевизора, проектора или монитора для демонстрации двух и более изображений, предназначенных для различных пользователей (реализуется многопользовательский режим); обеспечивается скрытие изображения, демонстрируемого на экране; заявленное решение реализуется на базе известных (существующих) телевизоров, проекторов, мониторов без потребности внесения изменений в их конструкцию.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана блок-схема устройства, где 1 - вход кадрового импульса синхронизации, 2 - вход видеосигнала, 3 - вход второго видеосигнала или сигнала помехи, 4 - инвертор, 5 - выключатель инвертора, 6 - триггер, 7 - ключ, 8 - ключ, 9 - выход на управление очками 11, 10 - выход на управление очками 12, 11 - ЖК очки, 12 - ЖК очки, 13 - Выход видеосигнала, 14 - шунт ключа 7,15 - генератор помех, 16 - выключатель генератора помех, 17 - подключение очков к линии другого канала управления очками, 18 - подключение очков к линии другого канала управления очками.
На Фиг.2 показаны примеры отображения информации на экране монитора (а - вид монитора через очки для пользователя, которому доступен защищенный режим; б - вид через очки монитора во время помех; в - вид монитора для стороннего наблюдателя со стороны, не имеющего доступа к защищенному режиму).
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для демонстрации нескольких изображений на одном экране и для скрытия изображения,
выводимого на экран, содержащее не менее двух видеовходов, один видеовыход, отличающееся тем, что содержит вход сигналов кадровой синхронизации и выходы подключения жидкокристаллических очков с управляемым светопропусканием, инвертор, триггер с функцией управления прозрачностью очков, ключи поочередного подключения видеовходов к видеовыходу, генератор помех. Очки подключены к устройству беспроводным способом, причем устройство содержит беспроводное передающее устройство, а очки - беспроводное приемное устройство. В очках расположен триггер и переключатель фазы прозрачности. Устройство может содержать генератор переключающих импульсов, селектор с функцией выделения сигналов кадровой синхронизации из видеосигнала, регулируемые или нерегулируемые линии задержки видеосигналов с функцией устранения эффекта запаздывания при инерционности очков или канала управления очками. Устройство может быть выполнено в виде отдельного блока, либо встроено в системный блок, монитор, очки, другую аппаратуру. Устройство может содержать буфер с функцией синхронизации входных сигналов по частоте и фазе.
Демонстрация нескольких изображений на одном экране и скрытие изображения, выводимого экран, характеризуется чередованием полезного сигнала на экране с негативным сигналом или сигналом помехи, или сигналом, предназначенным для другого пользователя, или в любых сочетаниях этих сигналов, причем, светопроницаемость светофильтров, через которые пользователи рассматривают изображение на экране, изменяют так, что светофильтр становится прозрачным во время поступления на экран полезного сигнала.
Для скрытия изображения на экран поочередно могут подавать полезный сигнал и его негатив таким образом, чтобы, складываясь, эти сигналы визуально взаимно гасились для стороннего наблюдателя; либо на экран могут поочередно подавать полезный сигнал и сигнал помехи, либо периодически накладывать сигнал помехи на полезный сигнал так, что для стороннего наблюдателя полезный сигнал становится неразличимым. Сигнал помехи проецируют на экран внешним или встроенным в устройство отображение на экране устройством или подают сигнал помехи во время обратного хода кадровой развертки, либо накладывают сигнал помехи на полезный сигнал, одновременно с затемнением очков пользователя.
С целью демонстрации нескольких изображений на одном экране, на экран поочередно подают полезные сигналы, предназначенные для разных пользователей так, что каждый
пользователь смотрит на экран через светофильтр, который делают прозрачным только при появлении на экране полезного сигнала, предназначенного конкретно для данного пользователя.
Работа устройства в многопользовательском режиме.
Устройство содержит, как минимум, два видеовхода (2, 3), один видеовыход (13), вход сигналов кадровой синхронизации (1) и выходы (9, 10) для управления очками (11, 12) с управляемым светопропусканием (далее - очки). В качестве таких очков могут использоваться, например, очки для сварщиков, автоматически затемняющиеся в момент начала сварки.
Очки (11, 12) отличаются от известных светоклапанных очков для просмотра стереофильмов не поочередным, а одновременным переключением с прозрачного состояния на непрозрачное для обоих глаз при работе с описываемым устройством.
При подаче сигналов кадровой синхронизации на встроенный в устройство триггер (6), последний, посредством ключей (7, 8), поочередно подключает видеовходы (2, 3) к видеовыходу (13) и синхронно управляет очками (11, 12) с регулируемой прозрачностью светофильтров таким образом, чтобы при подключении первого видеосигнала (2) к выходу были прозрачны первые очки, а при подключении второго видеосигнала (3) - вторые очки. В результате, каждый пользователь увидит изображение, предназначенное только для него. Подаваемые видеосигналы синхронизируют по частоте и фазе с сигналами кадровой синхронизации, управляющими устройством.
Количество видеовходов, и соответственно, количество фаз триггера (6) и количество выходов для управления очками может быть больше двух для показа большего количества изображений на одном экране большему числу пользователей.
Переключение может происходить через любое целое число кадров или полукадров.
Очки (11, 12) могут подключаться к устройству проводным или беспроводным способом.
В последнем случае устройство содержит передающее устройство на ИК лучах, радиоволнах и т.п., а очки - соответствующее приемное устройство.
Фаза управления прозрачностью каждых очков может изменяться для просмотра любого из демонстрируемых изображений, либо может быть жестко привязана к одному изображению.
При количестве изображений на экране более двух, возможен одновременный просмотр двух и более изображений через одни очки, при этом остальные изображения не видны.
Этот режим актуален при подаче разных составляющих одного изображения через целое количество кадров или полукадров, например, разных слоев одного и того же изображения. Режим реализуется, например, подключением очков через диод к линии другого канала управления очками.
Устройство может управляться дистанционно по проводам, ИК каналу, радиоканалу и т.п. На устройство может подаваться видеосигнал с уже чередующимися через целое число кадров (полукадров) изображениями. Такой видеосигнал подключается к одному из видеовходов, постоянно подключенному к видеовыходу. Это может быть либо отдельный видеовход, либо в устройстве предусматривается открытое состояние любого из ключей, переключающих видеовходы, или их шунтирование. Управление очками остается без изменений.
Триггер (6) для управления прозрачностью очков и переключатель фазы прозрачности могут располагаться непосредственно в очках. В этом случае на очки подается сигнал кадровой синхронизации или вырабатываемый устройством сигнал синхронизации. Устройство может содержать собственный генератор переключающих импульсов. В этом случае работой генератора управляют поступающие сигналы кадровой синхронизации. Устройство может содержать селектор для выделения сигналов кадровой синхронизации из видеосигнала.
Устройство может содержать регулируемые или нерегулируемые линии задержки видеосигналов для устранения эффекта запаздывания при инерционности очков или канала управления очками.
Устройство может содержать составные экраны, состоящие из множества мониторов. Возможен режим, когда некоторая часть изображения видна или не видна нескольким пользователям. Это достигается затемнением или просветлением очков со сдвигом по фазе от сигнала синхронизации и изменением продолжительности затемнения или просветления.
Вместо второго изображения могут передаваться субтитры на двух языках через кадр, совместно с основным изображением. Либо субтитры на разных языках могут быть уже включены в видеосигнал. Тогда очки затемняются только в последней (нижней) части каждого второго кадра, в момент появления на экране субтитров на ненужном языке. При большем количестве фаз триггера - соответственное число субтитров на разных языках. Управляемые светофильтры могут располагаться вне очков, непосредственно перед экраном, или на некотором расстоянии от него, могут иметь вид микро призм,
нанесенных на экран.
Устройство может содержать буфер для синхронизации входных сигналов по частоте и фазе.
Для цветного изображения, устройство включается в канал каждого цветового сигнала.
Очки могут иметь независимое управление прозрачностью каждого из светофильтров для использования в режиме просмотра стерео изображений, а также в комбинированных режимах, например, когда на экран поочередно подаются стерео изображения для разных пользователей.
Работа устройства в режиме скрытия изображения.
Способ скрытия изображения реализуется устройством следующим образом. На один из видеовходов (2 или 3) устройства подают видеосигнал, а на второй видеовход - этот же сигнал в противофазе (негатив), прошедший через встроенный фазоинвертор (4). Следующие друг за другом кадры, как правило, незначительно отличаются друг от друга. Чередуясь через кадр (полукадр), эти сигналы, при сложении их на экране, взаимно уничтожаются. Сторонний наблюдатель увидит на экране серое поле. Для полного совпадения полезного сигнала с негативом, может применяться буфер для видеосигнала в цепи фазоинвертора.
Изображение будет видимо только пользователю в очках, фаза прозрачного состояния которых совпадает с моментом поступления на экран нормального видеосигнала. В цветном варианте фазоинверторы и ключи устанавливают в каждом цветовом канале. Для скрытия изображения может использоваться генератор помех (15) любого типа. Сигнал этого генератора поступает на второй видеовход (3) вместе с противофазным сигналом, создавая на экране помехи, видимые только стороннему наблюдателю без очков (см. Фиг.2(б)).
В случае использования генератора помех (15), противофазный сигнал может не использоваться. Можно исключить фазоинвертор из схемы.
Сигнал помехи может быть внешним. В этом случае генератор помех не используется или исключается из схемы.
Сигнал помехи может формироваться путем многократного повторения или искажения основного видеосигнала, импульсов строчной развертки, блока питания или другими способами. В этом случае генератор помех исключается из схемы.
Сигнал помехи может быть синхронизирован или не синхронизирован с кадровой
разверткой, может быть статичным или подвижным.
Способ скрытия изображения в случае использования помехи совместно с фазоинвертором, характеризуется тем, что сигнал помехи может нести полезную информацию для стороннего наблюдателя (Фиг.2(в)).
Способ скрытия изображения может характеризоваться тем, что на устройство может подаваться видеосигнал с уже чередующимися через целое число кадров (полукадров) помехами и/или негативными изображениями. Такой видеосигнал подключается к одному из видеовходов (2 или 3), постоянно подключенному к видеовыходу (13). Это может быть либо отдельный видеовход, либо в устройстве предусматривается открытое состояние любого из ключей (7, 8), переключающих видеовходы, или их шунтирование.
Управление очками остается без изменений.
При количестве фаз триггера более двух, возможен режим, когда два и более пользователя видят каждый свое изображение, а во время свободной фазы на экран выводится сигнал помехи для сокрытия остальных изображений, либо сигнал помехи идет через каждый кадр (полукадр).
Возможен режим скрытия части изображения на экране. В этом случае сигнал помехи или инвертированный сигнал подается со сдвигом по времени от начала кадра (поступления импульса синхронизации). Также, сигнал помехи может быть по времени короче продолжительности кадра.
Очки могут иметь независимое управление прозрачностью каждого из светофильтров для использования в режиме просмотра стерео изображений, а также в комбинированных режимах, например, когда сигнал помехи чередуется с изображениями для левого и правого глаза.
Сигнал помехи может проецироваться на экран внешним или встроенным в монитор устройством, например, стробоскопической лампой, создающей яркие блики на экране.
Этот сигнал может подаваться во время обратного хода кадровой развертки, одновременно с затемнением очков пользователя. В этом режиме частота кадров, наблюдаемая пользователем, остается равной частоте входного сигнала.
Для цветного изображения, устройство включается в канал каждого цветового сигнала.
Источники информации:
1. патент RU 2128889
2. http://www.podrobnosti.ua/ptheme/internet/2004/05/12/120373.html