Brevet FR2547147A1 — publié le 19841207

PROCEDE DE CODAGE DE SIGNAUX DE TELEVISION CHIFFRES POUR TRANSMISSION SUR RESEAU DE DISTRIBUTION La présente invention concerne un procédé de codage de signaux de télévision de type MAC chiffrés, destine à permettre la transmission de ces signaux sans altercation du chiffrement sur un réseau de distribution lorsque la transmission du signal ne peut pas se faire dans le standard MAC (le système dit MAC est un systeme de multiplexage temporel de composantes analogiques decrit dans le rapport 116/81-UDC 621.396.946 "Direct television broadcasts by satellite . desirability cf a new transmission standard" par K. Lucas et M.D.Windram, Independant Broadcasting Authority, Crawley Court, Winchester, Hants, SO21 - 2QA, ou également, plus récemment, dans l'article "Television systems for D B s" paru dans la revue "The Radio and Electronic Engineer", Vol. 52, n 7, juillet 1982, p. 311 et suivantes, et ce système MAC assure la transmission successive, pour chaque ligne de balayage, des composantes chrominance et luminance, separees par une courte période de référence, dite de clamping, au niveau du noir, un exemple de signal MAC étant represenrGe sur la figure 5 du rapport cite'). Dans le standard MAC, on transmet sur chaque ligne le signal de luminance Y et, alternativement, le signal de chrominance U (proportionne1 à B - Y) sur les lignes impaires et V (proportionnel à R -Y) sur les lignes paires de l'image. Le chiffrement du signal est obtenu an effectuant séparément sur chaque composante Y, U et V une operation de changement de l'ordre des points à partir d'une abscisse x qui varie a chaque ligne. Un exemple d'une telle opération consiste à effectuer une permutation circulaire, à partir de l'abscisse x, tel que décrit dans la demande de brevet français déposée le 14 septembre 1982 sous le n 82 15 533.Cette demande concerne un procédé de brouillage de signaux vidéo de type MAC dans lequel (voir les figures 1a et 1b de la presente dernande), à ltémission, les composantes analogique de chrominance et de luminance sont, sur chaque ligne, l'une puis l'autre, chacune fractionnées en deux signaux consécutifs C et D d'une part et F et G d'autre part, dont le premier C ou F est alors recardé de la durée du second et le second D ou G avance de la dure du premier les périodes de référence B et E qui précèdent respectivement ces composantes étant exemptées de ce traitement de meme que le mot de synchronisation A en début de ligne, les positions X1 et x2des points de fractionnement étant déduites de séquences numeriques pseudoaléatoires, et ledit traitement etant destine à etre appliqué en sens inverse à la réception pour la restitution simultanée des signaux de luminance Y et de di ffe rance de couleur U et V. En effet, les abonnes qui disposent de la cle de dechiffrement peuvent déduire les abscisses x de cette clé et donc remettre en ordre les signaux. Pour des raisons de compatibilite avec des materiels existants ou de largeur de bande de canaux disponibles, il est envisagé, sur certains réseaux de distribution, de transformer en tête de réseau les signaux MAC en signaux SECAM, tfTSC ou PAL. Dans le cas d'une transformation en standard SECAM, cette transformation n'aura pas d'influence sur le système de déchiffrement si l'on transmet à chaque ligne la composante U ou V qui a eté transmise en MAC. Cela a pour conséquence que le signal transmis ne sera pas exactement conforme aux spécifications du SECAM (réf.SN 043 B) qui prévoient que, lorsqu'on transmet U sur les lignes impaires et V sur les lignes paires d'une image, on doit transmettre U sur les lignes paires et V sur les lignes impaires de l'image suivante. Il suffit cependant que les signaux d'identification ligne et trame soient adaptés à la séquence de transmission choisie (ici toujours U sur les lignes impaires et V sur les lignes paires) pour que les récepteurs soient totalement insensibles à cette modification des spécifications. Dans le cas de la réception d'un signal chiffré, on décodera d'abord le signal SECAM en filtrant la luminance Y et en démodulant la chrominance U/V.Pour effectuer le déchiffrement on pourra alors employer les mêmes circuits que ceux utilisés dans le cas d'un signal MAC et décrits sur la figure 2 de la demande de brevet précitée, figure 2 qui est reprise dans la présente demande et qui montre un dispositif de déchiffrement composé des elements suivants (1) des circuits d'entrée : (a) un convertisseur analogique-numérique 100 qui reçoit les signaux M.A.C. brouillés (b) un commutateur 10 à trois sorties (2) des circuits de traitement de la composante de luminance :: (c) un ensemble de trois voies en parallèle 110, 120, 130, qui relient les trois sorties de ce commutateur 10 aux trois entrées d'un commutateur 20, les première et deuxième voies 110 et 120 comprenant respectivement une première et une deuxieme mémoire Y1 et Y2 de stockage de la composante de luminance, adressées alternativement par un compteur d'écriture 300 et un premier compteur de lecture 310, alors que la troisième voie 130 est une voie directe (d) un premier convertisseur numériqueanalogique 140 qui reçoit la sortie du commutateur 20 et délivre le signal de luminance couramment appelé Y (3) des circuits de traitement de la composante-de chrominance :: (e) un ensemble de deux voies en parallèle 210 et 220 qui, par l'intermédiaire d'une troisième et d'une quatrième mémoire C1 et C2 de stockage de la composante de chrominance adressees alternativement par le compteur d'écriture 300 et un deuxième compteur de lecture 320, sont reliées respectivement aux deux entrees d'un commutateur 50, la sortie de ce commutateur etant reliée d'une part à l'entrée d'une ligne à retard numérique 230 commandée par le compteur de lecture 320 (et réalisée par exemple sous forme d'un registre à décalage) pour retarder de la durée d'une ligne la composante de chrominance, et d'autre part à la première entrée respectivement d'un commutateur 60 et d'un commutateur 70 dont l'autre entrée reçoit la sortie de ladite ligne à retard (f) des deuxième et troisième convertisseurs numéri- ques-analogiques 240 et 250 qui reçoivent la sortie des commutateurs 60 et 70 respectivement et délivrent les signaux de dif férence de couleur couramment appeles U et V (4) des circuits de commande de déchiffrage (g) un compteur 330 des lignes à l'intérieur de chaque trame (h) un générateur de séquences numériques pseudoaléatoires 400 synchronisé par l'intermédiaire du compteur de lignes 330 (i) un circuit de contrôle d'accès 410 qui fournit au générateur de séquences pseudoaléatoires un mot de départ constituant la clé de chiffrage. Le fonctionnement du dispositif de déchiffrage ainsi compose est le suivant. Le générateur de séquences pseudoaléatoires 400, qui est synchronisé par le compteur 330 et qui reçoit du circuit de contrôle d'accès 410 la cle déchiffrée par celui-ci dès la réception des signaux M.A.C. brouilles, genre un mot numérique aléatoire dont on déduit les deux abscisses x1 et x2 des points de fractionnement des composantes analogiques de chrominance et de luminance, obtenus lors du brouillage à l'émission.Dès lors, à la reception des signaux, on écrit la periode de révérence B en début de mémoire, puis la fraction D, en commençant à l'adresse de l'abscisse x1, et la fraction C entre B et D, cette écriture est ef- fectuée successivement dans la memoire C1 ou la memoire C2 sui- vant la parité de la ligne, à l'aide du compteur d'écriture 300 commandé par le générateur de sequences pseudoaléatoires 400 et adressant l'une ou l'autre des deux memoires en fonction de la position d'un commutateur 80.L'écriture de la composante de chrominance étant achevée, on écrit de meme, successivement dans la mémoire Y1 ou la mémoire Y2 suivant la parité de la ligne et à l'aide du même compteur d'écriture 300 qui adresse l'une ou l'autre de ces deux mémoires en fonction de la position d'un commutateur 30, la période de référence E en debut de mémoire, puis la fraction G en commençant à l'adresse de l'abscisse x2, et la fraction F entre E et G. Enfin, pour restituer les signaux luminance et chrominance, on relit simultanément dans l'ordre croissant des adresses les mémoires Y1 et C1' ou Y2 et C2, à l'aide des compteurs 310 et 320.Les fréquences de lecture des mémoires luminance et chrominance sont choisies de telle sorte que les signaux utiles FG et CD sont restitues en un temps correspondant au temps de balayage utile de la lignes soit 52 microsecondes environ dans le standard européen actuel 625 lignes. La fréquence de lecture chrominance est donc inférieure à la fréquence de lecture luminance qui elle-meme est inférieure à la fréquence d'écriture du compteur 300. Le comp tel de lecture 320 adresse les memoires C1 et C2 alternativement par l'intermédiaire d'un commutateur 90, et le compteur 310 les mémoires Y1 et Y2 alternativement par l'intermédiaire d'un commutateur 40. Les neuf commutateurs 10 à 90 sont commandés par le compteur 330. Par rapport à ce dispositif dont on vient de rappeler la structure et le fonctionnement, il est prevu, dans le cadre de 'invention, de réserver le convertisseur analogique-numérique 100 la numérisation de la composante Y et d'ajouter un deuxième convertisseur analogique-numérique pour numériser le signal de chrominance U/V et un commutateur pour aiguiller ce signal numérisé alternativement sur les mémoires chrominance C1 et C2, le compteur d'écriture 300 adressant alors simultanément les mémoires luminance et chrominance à des fréquences egales aux frequences de lecture Dans le fonctionnement qui vient d'être rappela', le déchiffrement est effectué lors de l'écriture des mémoires. Il est bien entendu possible et équivalent de ne l'effectuer que lors de la lecture de ces mémoires. Dans ce cas, les signaux sont écrits dans leur orr1.'e d'arrivée, B D C pour la chrominance et E G F pour a luminance, puis relus dans l'ordre B C D et E F G en effectuant les sauts d'adresse nécessaires. Dans le cas où le signal MAC est transformé en un signal NTSC ou PAL, on doit transmettre à chaque ligne n à la fois les signaux U et V Si l'on suppose que la ligne n est une ligne paire, par exemple, cela signifie que lVon transmettra en fait le signal Un 1 de la ligne précédente et le signal Vn de la ligne courante. Dans le cas de la réception dgun signal NTSC chiffré, il faudra alors appliquer l'opération de déchiffrement à partir de l'abscisse Xn pour Y et V et à partir de l'abscisse xn-1 1 cor respondant à la ligne précédente, pour U, ce qui demande l'emploi d'un compteur de déchiffrement supplémentaire.Dans le cas de la reception d'un signal PAL chiffre', le problème se complique encore car le decodeur PAL prend la moyenne des signaux U et V de deux lignes successives pour corriger les erreurs de phase. Une telle opération effectuée sur des signaux chrominance ayant subi des transformations à partir d 'abscisses différentes aboutirait à un brouillage complet du signal chrominance. Il serait donc nécessaire de ne faire la moyenne des signaux U et V de lignes successives qu'après avoir effectué l'opération de déchiffrement, ce qui demande un nombre de mémoires chrominance double de celui prévu sur la figure 2.Pour remédier aux difficultés rencontrées dans le cas d une transformation en NTSC ou en PAL on pourrait decider de n effectuer l'opération de changement d ordre des points que sur la composante Y du signal MAC diffuse' mais ceci aurait pour conse- quence de diminuer 19eflieaeite du système de chiffrement. Le but de l'invention est de proposer un proeede de codage d un signal de télévision de type MAC chiffré avec lequel on evite ces inconvénients rencontres lorsqu'on transforme le signal MAC en un signal NTSC ou PAL, tout en conservant son efficacité au dispositif de chiffrement. A cet effet, l'invention concerne un procédé de codage de signaux de télévision issus de la réception d'un signal diffusé au standard MAC, destine à permettra la transmission de ce signal sans altération sur un reseau de distribution et caractérisé en ce que, lorsque le signal diffusé est chiffra', on applique un codage appelé respectivement PAL-séquentiel ou NTSC-séquentiel dans lequel les composantes U et V sont transmises alternativement sur les lignes impaires et paires, en synchronisme avec le codage MAC, par modulation d'amplitude à porteuse supprimée d'une sous-porteuse de fréquence égale à celle utilisée respectivement dans le cas du standard PAL classique ou du standard NTSC classique.Dans ce procédé selon l'invention, on profite du fait que, en diffusion satellite, une information numérique accompagne les signaux vidéo et audio et permet d'identifier la nature du programme (et de préciser, en partieulier, s'il est chiffré ou non), pour transformer le signal MAC - soit en signal NTSC ou PAL classique lorsqu'il s'agit d'un programme non chiffré, - soit en un nouveau signal NTSC-séquentiel ou PALséquentiel lorsqu'il s'agit d'un programme chiffre, les signaux NTSC-séquentiel et PAL-séquentiel differant des signaux NTSC et PAL classiques par le fait que seule la composante U module en amplitude la sous-porteuse chrominance lorsqu'on transmet les lignes impaires et que seule la composante V module en amplitude la sous-porteuse chrominance lorsqu'on transmet les lignes paires. Les codages NTSC-sa'quentiel et PAL-sequentiel proposes ici sont de nature identique et ne diffèrent que par le choix de la fréquence sous-porteuse - le NTSC-séquentiel utilisera la même fréquence que le NTSC classique, soit environ 3,58 MHz - le PAL-séquentiel utilisera la même fréquence que le PAL classique, soit environ : 4,43 MHz. Ces deux codages diffèrent du SECAM, qui est par nature séquentiel, par la fait qu'ils utilisent pour la transmission de la chrominance une modulation d'amplitude à porteuse supprimée alors que le SECAM utilise une modulation de fréquence. Dans les codages NTSC-séquentiel et PAL-saquentiel proposés ici, il est possible de moduler à la fois les signaux U et V avec la mêryle phase par rapport à la salve de référence transmise au debut de chaque ligne.Il est possible également de moduler le signal V avec une phase décalée de 7r/2 par rapport à celle utilisée pour moduler le signal U, ce qui peut presanter des avantages de compatibilite : par exemple, un décodeur NTSC classique attaque par un signal NTSC-séquentiel restituerait sur la sortie U la composante U sur les lignes impaires et rien sur les lignes paires et, sur la sortie V, la composante V sur les lignes paires et rien sur les lignes impaires. Dans le cas de la réception d'un signal chiffré, on décodera d'abord le signal NTSC-séquentiel ou PAL-séquentiel en filtrant la luminance Y et en démodulant la chrominance U/V. Pour effectuer le déchiffrement, on pourra alors employer comme dans le cas du SECAM, les mêmes circuits que ceux utilisés dans le cas d'un signal MAC et rappelés sur la figure 2 et, comme précisé plus haut, réserver le convertisseur analogique-numerique 100 à la numérisa- tion de la composante Y et ajouter un deuxième convertisseur analogique-numérique pour numériser le signal chrominance U/V et un commutateur pour aiguiller ce signal numérisé alternativement sur les mémoires chrominances C1 et C2, le compteur écriture 300 adressant alors simultanément les mémoires luminance et chrominance à des fréquences égales aux fréquences de lecture. REVENDICATTONS : 1. Procéda de codage de signaux de télévision de type MAC, c'est-à-dire diffuses avec multiplexage temporel des composantes analogiques de chrominance et de luminance, ce procédé étant destiné à permettre la transmission de cas signaux, sans altération du chiffrement, sur un réseau de distribution lorsque la transmission ne peut pas se faire directement dans le standard MAC, caractérisé en ce que, lorsque le signal diffuse' est chiffra', on applique un codage appele PAL-séquentiel dans lequel les composantes U et V sone transmises alternativement sur les lignes impaires et paires, en synchronisme avec le codage MAC, par modulation d'amplitude à porteuse supprime e d'une sous-porteuse de frequence egale à celle utilisée dans le cas du standard PAL classique. 2. Proceda'- de codage de signaux de telavision de type MAC, c'est-à-dire diffuses avec multiplexage temporel des composantes analogiques de chrominance et de luminance, ce procède étant destiné permettre la transmission de ces signaux, sans alteration du chiffrement, sur un reseau de distribution lorsque la transmission ne peut pas se faire directement dans le standard MAC, caractérisé an ce que, lorsque le signal diffusé est chiffré, on applique un codage appelé NTSC-séquentiel dans lequel les composantes U et V sont transmises alternativement sur les lignes impaires et paires, en synchronisme avec le codage MAC, par modulation d'amplitude à porteuse supprimée d'une sous-porteuse de fréquence égale à celle utilisée dans le cas du standard NTSC classique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carac #érisé en ce que la modulation de la sous-porteuse est effectuée avec la meme phase sur les signaux U et V. 4, Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé an ce que la modulation de la sous-porteuse est effectuez avec un deealage de phase de s/2 lorsqu'on passe du signal U au signal V.