Brevet FR2626131A1 — publié le 19890721

Procédé et dispositif de permutation de liQnes de télé- vision par bloc. La présente invention concerne les procédés et dispositifs de traitement de signaux de télévision et, plus particulièrement, de permutation de lignes par bloc; elle trouve une application particulièrement importante dans les systèmes d'embrouillage de signaux de télévision par modification de l'ordre des lignes, destinés à réserver l'accès au programme aux seuls téléspectateurs dont le récepteur est muni d'un système de désembrouillage correspondant. Il existe de nombreux systèmes d'accès condi- tionnel à embrouillage des signaux de télévision. La plupart de ceux destinés aux émissions pour le public utilisent un décalage relatif des lignes utiles ou une permutation des tronçons d'une ligne coupée en un emplacement variant de façon pseudo-aléatoire. Ces solutions introduisent des limitations spatiales ou des défauts aux points de coupure. Les systèmes d'embrouillage à permutation de lignes ne présentent pas ce défaut et maintiennent la difficulté de désembrouillage que présentent, pour les spectateurs n'ayant pas de moyens de perçage du procédé de contrôle d'accès, les systèmes à coupure et permu- tation. On a en conséquence déjà proposé des systèmes d'embrouillage à permutation de lignes pour la communi- cation de programmes de télévision entre professionnels. Mais les systèmes connus ont l'inconvénient grave d'exiger un volume de mémoire environ deux fois plus important que celui nécessaire pour stocker l'ensemble des lignes d'un bloc du signal de télévision à traiter. En effet, ces systèmes incorporent pour la plupart deux mémoires utilisées alternativement en écriture suivant l'ordre naturel d'arrivée des lignes et en lecture suivant un ordre déterminé par une séquence pseudo- aléatoire ou fixe, mais différente. La présente invention vise notamment à fournir un procédé permettant de conserver intégralement la qualité de restitution des procédés connus de permuta- tion de lignes par bloc tout en n'exigeant qu'un volume de mémoire à peu près moitié. Dans ce but l'invention propose notamment un procédé de permutation, en temps réel et par bloc, de lignes d'un signal de télévision entrant, chaque bloc étant constitué de N lignes de données vidéo actives chronologiquement successives 1, N, le procédé permettant d'obtenir un signal sortant constitué de N lignes de données vidéo actives chronologiquement successives, dans un ordre découlant de l'ordre d'origine par une loi de permutation prédéterminée, éventuellement différente d'un bloc au suivant, caractérisé en ce que: (a) on lit un premier emplacement d'une mémoire d'image de taille conrrespondant à celle d'un bloc, dont le contenu est celui d'une ligne active, à une adresse déterminée, pour obtenir une ligne de données sortantes, (b) on inscrit la première ligne de données entrantes qui apparaît, immédiatement après la lecture, audit emplacement dont on conserve l'adresse, (c) on répète les opérations (a) et (b) sur la totalité du bloc en mémoire d'image et la totalité d'un bloc de lignes de données entrantes, suivant une premiè- re séquence d'adresses déterminée, (d) on détermine, à partir de la première sé- quence d'adresses et de ladite loi de permutation prédé- terminée, une nouvelle séquence d'adresses correspondant à l'ordre de lecture des lignes en mémoire d'image qui est requis pour que la lecture des emplacements suivant ladite nouvelle séquence fournisse les lignes de données sortantes permutées par rapport aux lignes de données entrantes suivant ladite loi de permutation choisie, et (e) on répète les opérations (a) à (d) en effectuant la lecture (a) chaque fois conformément à la nouvelle séquence obtenue. Très souvent le bloc sera constitué par l'ensemble des lignes utiles d'une trame ou d'une image de télévision. L'invention permet par exemple, dans le cas d'une image transportée par le signal de télévision à 625 lignes, de réduire la taille de mémoire à celle requise pour stocker 574 lignes utiles. L'accroissement de complexité de la partie logique du procédé est sans commune mesure avec le gain sur le volume mémoire requis. L'invention vise également à fournir un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini. Un dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend: - une mémoire d'images de capacité suffisante pour stocker tous les mots de données correspond: t à tous les échantillons de toutes les lignes de données vidéo actives d'un bloc, munie d'une entrée de réception de données entrantes, d'une sortie de données sortantes et d'une entrée d'adressage, - des moyens de gestion des permutations prévus pour fournir, dans l'intervalle de temps séparant les blocs successifs, une liste d'adresses décrivant la permutation à appliquer au bloc suivant à permuter, - une mémoire de permutation destinée à stocker la liste de permutations à effectuer en des emplacements successifs adressables, - deux mémoires d'adresses dont les entrées et sorties de données sont rebouclées l'une sur l'autre, l'une des mémoires d'adresses ayant une entrée d'adres- sage reliable à la sortie de la mémoire de permutations et une sortie de données prévue pour être reliée à l'entrée d'adressage de la mémoire d'images lors des permutations alors que ladite mémoire fonctionne en lecture, l'autre mémoire d'adresses fonctionnant en écriture pour recevoir le contenu de la première mémoire d'adresses lors des permutations et en lecture pour charger la première mémoire d'adresses entre les permutations par bloc, et - un compteur de numéros de ligne incrémenté à la cadence de l'apparition des lignes, dont la sortie de données est reliée en permanence à l'entrée d'adressage de la mémoire de permutation et de la seconde mémoire d'adresses et attaque l'entrée d'adressage de la premiè- re mémoire d'adresses pendant les mises à jour de permutation de lignes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma des opérations de permutation; - la figure 2 est un synoptique d'un dispositif de permutation de lignes suivant l'invention, les com- posants étant représentés dans leur configuration lors des opérations de lecture-écriture; - la figure 3, similaire à la figure 1, montre la configuration pendant la période de suppression de trame, c'est-à-dire de la fin de la dernière ligne vidéo active entière d'une image de signal de télévision jusqu'au début de la première ligne vidéo active entière de l'image suivante. Avant de décrire l'invention, il peut être utile de donner une définition des termes utilisés. On appelle "ligne vidéo active" les parties d'un signal de télévision qui correspondent à des lignes visualisables de l'image transportées par ce signal, c'est-à-dire 574 lignes dans le cas d'une image trans- portée par un signal de télévision à 625 lignes conforme à la norme française actuelle. Des lignes vidéo actives seront considérées comme successives lorsqu'il n'y a pas de ligne vidéo active entre les deux. Le bloc de lignes vidéo actives sur lesquelles sera effectuée la permutation peut être tout ensemble de N lignes vidéo actives successives du signal de télévi- sion, N étant un nombre entier constant et supérieur à 2. Dans la pratique, on utilisera en général une taille égale à celle d'une image; mais il n'est pas indispen- sable de remplir cette condition. Une opération de permutation effectuée sur un bloc consiste alors en une transformation: - d'une première suite de N lignes vidéo active, numérotées de 1 à N (ces lignes ne se présentant pas forcément dans leur ordre d'apparition dans l'image), - en une seconde suite de N lignes, telle que l'ensemble des N lignes de la suite transfor- mée regroupe exactement les mêmes lignes que celui de la suite initiale, les numéros affectés aux lignes étant en général modifiés. Le nouveau numéro affecté à une ligne dans la seconde suite est appelé le transformé du numéro dans la première suite, dans la permutation considérée. La permutation implique que les lignes vidéo d'un signal entrant, prises dans leur ordre chronologi- que, et celles du signal sortant, également prises dans leur ordre chronologique, l'ordre chronologique des lignes dans les blocs du signal sortant étant en général différent de celui des lignes dans les blocs du signal entrant, puissent être représentées par une même succes- sion de blocs de N lignes vidéo actives. En général, les permutations appliquées à des blocs successifs ne sont pas identiques mais constituent une succession C, appliquée à la succession A de blocs de lignes du signal entrant pour obtenir la succession B de blocs du signal sortant. Comme on l'a déjà indiqué plus haut, les solu- tions classiques pour obtenir ce résultat consistent à utiliser deux mémoires ayant chacune une taille corres- pondante à un bloc. Les lignes du signal entrant sont inscrites dans leur ordre chronologique d'apparition à des emplacements ayant des adresses successives dans la première mémoire. La permutation s'effectue en lisant ensuite les emplacements de mémoire dans un ordre obtenu en appliquant la permutation requise à l'ordre naturel 1, 2,... N des adresses, pendant que l'autre mémoire fonctionne en écriture. L'invention propose de limiter la capacité de mémoire requise à celle nécessaire pour stocker un bloc complet, (c'est-à-dire à N emplacements de mémoire d'une ligne vidéo chacune) en écrivant chaque ligne entrante à l'emplacement qui vient d'être laissé libre par la lecture d'une ligne sortante. Le procédé comportera pour cela une séquence de deux séries d'opérations: (1) Pendant la durée de réception d'un bloc de lignes entrantes, la ligne vidéo active d'ordre i de la suite (correspondant à un bloc) de N lignes vidéo actives successives du signal sortant est obtenue par lecture de l'emplacement dont l'adresse (qui sera en général différente de i) est désignée par l'élément d'ordre i d'une table d'adresses à N éléments, et la ligne vidéo active d'ordre i de la suite de N lignes vidéo actives successives du signal entrant correspon- dant au bloc qui suit chronologiquement le bloc en cours de lecture est écrite à l'emplacement qui vient d'être lu. (2) Entre la fin de l'écriture de la dernière ligne d'une suite du signal entrant et le début de l'écriture de la première ligne de la suite suivante du signal (correspondant pratiquement à l'intervalle entre la fin de la lecture d'une suite du signal sortant et le début de la lecture de la suite suivante du signal sor- tant) la table d'adresses est modifiée. Pour tout nombre entier i compris entre 1 et N, l'élément d'ordre i de la nouvelle table (table modifiée) désigne le même emplace- ment que l'élément d'ordre j de l'ancienne table, o j est le transformé de i (au sens défini ci-dessus) dans la permutation à appliquer à la suite dont l'écriture vient d'être effectuée, cette permutation étant celle à prendre dans la succession C. La figure 1 montre très schématiquement les opé- rations qui interviennent au cours de la première série de la séquence. La mémoire unique étant entièrement occupée par N lignes représentant un bloc, la première ligne sortante est lue, à l'instant tO, à un emplacement d'ordre i de la mémoire désignée par la table d'adres- ses. Immédiatement après, à l'instant tO + dt, la première ligne entrante dans l'ordre chronologique est inscrite à l'emplacement d'adresse i en mémoire. Les opérations de lecture et d'écriture à l'emplacement d'ordre k désigné par la table d'adresse comme contenant la ligne sortante suivante sont effectuées aux instants tl et tl + dt. Le même couple d'opérations est répété jusqu'aux instants tN et tN + dt. La seconde série d'opérations de la séquence est alors effectuée. Elle détermine les emplacements succes- sifs de lecture en mémoire et les inscrit, en table d'adresses, en tenant compte de ce que les lignes en- trantes successives n'ont pas été inscrites dans des emplacements de mémoire ayant des adresses successives dans l'ordre naturel, mais dans un autre ordre, qui a été mémorisé sous forme; cet ordre est i, k,..., dans l'exemple illustré en figure 1. Les figures 2 et 3 montrent une constitution possible d'un dispositif de permutation destiné à être inséré dans un émetteur, en amont du modulateur. Sur la figure 2, les composants du dispositif qui n'interviennent pas lors des opérations de lecture- écriture sont représentés en tirets; sur la figure 3 les composants et les liaisons qui n'interviennent pas pendant la modification de la table d'adresses sont également représentés en tirets. On supposera dans ce qui suit que le signal de télévision à traiter est un signal à 625 lignes, à N = 574 lignes actives et que le nombre d'échantillons dans chaque ligne est représentable par un nombre de 10 bits. Le dispositif comporte une mémoire d'image 10 de capacité suffisante pour permettre de stocker tous les mots de données correspondant aux échantillons des lignes vidéo actives. On supposera, à titre d'exemple, que chaque mot est adressable à l'aide de 20 bits, dont correspondent au numéro de l'échantillon dans la ligne active et dont les 10 autres identifient une ligne. La mémoire d'image est organisée de façon que les 10 bits communs à l'ensemble des échantillons d'une ligne vidéo active donne l'adresse d'un emplacement de mémoire contenant l'ensemble de la ligne. On ne décrira pas ici la mémoire d'image 10 car elle peut avoir une constitution classique. Elle est munie de bus d'entrée 12 et de sortie 14. Sur le bus d'entrée 12 sont appliqués les signaux de données correspondant aux échantillons successifs de lignes vidéo actives entrantes 1,..., i,..., N. Les données sortantes apparaissent sur le bus 14. La mémoire d'image comprend également une entrée d'adressage qui reçoit par un premier bus 16, les 10 bits correspondant aux numéros d'échantillons dans la ligne vidéo et, par bits correspondant aux numéros de lignes. Le dispositif compoite également un composant de gestion des permutations 20 qui a pour fonction de mettre à jour la permutation de lignes à effectuer, à partir de la permutation d'ordre approprié dans la succession C. Le composant 20 est prévu pour fournir, sur une sortie de données 22, pendant l'intervalle de temps séparant la fin de la dernière ligne vidéo active d'un bloc (constitué par une image) du début de la première ligne vidéo active de l'image suivante, une suite de 574 mots de 10 bits chacun, qui décrit la permutation à ap- pliquer à l'image suivante. Cette suite est transférée, par mots de données correspondant chacun à un échantil- lon, vers un dispositif de gestion de mémoire 28 qui sera décrit plus loin. Le mot d'ordre i (i étant compris entre 1 et 574) émis sur la sortie 22, en même temps qu'un signal de validation émis sur une sortie 24, contient le numéro de la ligne vidéo active du signal de télévision sortant qui est constituée par la ligne vidéo active d'ordre i du signal de télévision entrant dans le lignes v-_éo actives entières représentant la même image. Le composant de gestion des permutations peut être constitué par une logique combinatoire et reçoit sur une entrée 26 la succession des permutations à effectuer, fournie par exemple par un générateur pseudo- aléatoire. Le dispositif de gestion de mémoire 28 comporte un compteur de numéros de lignes 30 cablé de façon à fournir sur sa sortie 32 un nombre de 10 bits généré de la façon suivante: - le compteur est initialisé à la valeur 1 par un signal appliqué sur une entrée 34 immédiatement après chaque lecture de la dernière ligne vidéo active entière d'une image, avant lecture de la première ligne vidéo active de l'image suivante; - le contenu du compteur est incrémenté de 1 lorsqu'il reçoit, sur une entrée 36, soit le signal de validation fourni sur la sortie 24, du composant de gestion des permutations, soit un signal 38 indiquant la fin d'une ligne vidéo active quelconque d'une image. Ces deux signaux peuvent être appliqués sur l'entrée 36 par l'intermédiaire d'une porte OU 40. Le dispositif de gestion de mémoires comporte encore trois mémoires vives 42, 44 et 46 qui seront respectivement dénommées mémoire de permutation, mémoire d'adresses A et mémoire d'adresses B. Chacune de ces mémoires a une capacité suffisan- te pour stocker plus de 574 mots de chacun 10 éléments binaires (1024 mot par exemple). Chaque emplacement de stockage est adressable par un signal d'adresse de 10 bits. Les entrées d'adressage de la mémoire de permu- tation 42 et de la mémoire d'adresses B 46 reçoivent le signal de sortie du compteur de numéros de lignes 30 destiné à la sélection de la ligne sortante. L'entrée d'adressage de la mémoire d'adresses A 44 est commutable par un composant 48 de façon à recevoir: - pendant les périodes de lecture/écriture, le signal d'identification de l'emplacement de données sortantes fournies par la mémoire de permutation 42; - au cours des périodes de mise à jour de permu- tation, c'est-à-dire pendant les suppressions trame, les données fournies par le compteur de numéros de ligne 30, également appliquées aux entrées d'adressage des mémoires 42 et 46. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est alors le suivant: (1) Pendant les période de lecture-écriture, c'est-à-dire depuis le début de la première ligne vidéo active entière jusqu'à la fin de la dernière ligne vidéo active entière d'une image: - la mémoire de permutation 42 est en mode lec- ture, la mémoire d'adresses B est en mode écriture et la mémoire d'adresses A est en mode lecture (la commutation I1 d'un mode à l'autre étant assurée par un séquenceur non représenté); - chaque mot de 10 bits de données qui apparaît sur la sortie de la mémoire de permutation 42 est appli- qué sur l'entrée d'adressage de la mémoire d'adresses A 44; - chaque mot de 10 bits fourni par la sortie de données de la mémoire d'adresses 44 constitue les 10 bits de poids fort d'un signal d'adressage de la mémoire d'images 10 et constitue également un mot de 10 bits ap- pliqué sur l'entrée de données de la mémoire d'adresses B; c'est ce stockage qui permet de tenir compte de ce que la ligne sortante qui devrait correspondre par exemple à la première ligne entrante du bloc devra être lue non pas à l'adresse 1 mais à une adresse différente. (2) Avant chaque période de suppression trame, le séquenceur change les liaisons de la figure 1 en celles de la figure 2. Ces dernières liaisons subsistent de la fin de la dernière ligne vidéo active entière d'une image jusqu'au début de la première ligne vidéo active entière de l'image suivante. Les mémoires de permutation 42, d'adresses A 44 et d'adresses B 46 sont alors respectivement en mode écriture, en mode écriture et en mode lecture. Les 10 bits du signal de données en sortie du composant de gestion des permutations 20 sont appli- quées, par le bus 22, à l'entrée de données de la mémoire de permutation 42. Le composant de commutation 48 relie la sortie de données de la mémoire de permuta- tion 42 à l'entrée d'adressage de la mémoire d'adresses 44. Les données (représentant des adresses) prélevées en sortie de la mémoire d'adresses B 46 sont transférées dans la mémoire d'adresses A. Le dispositif doit être complété par des moyens (non représentés), de nature classique, d'initialisation et de séquencement comportant une horloge. L'initialisa- tion est prévue pour que, avant apparition de la premiè- re ligne vidéo active entière de la première image trai- tée, les mémoires d'adresses A et B contiennent l'une et l'autre, aux adresses 1, 2,..., i,..., 574, des mots représentant les nombres successifs de 1 à 574. Le mode de réalisation cablé qui vient d'être décrit à titre d'exemple est susceptible de nombreuses variantes restant dans le cadre de l'invention. Par ailleurs, les composants cablés peuvent être remplacés par un processeur programmé pour calculer la table d'adresses à utiliser pour produire les signaux d'adres- ses de la mémoire d'images, pendant l'intervalle de suppression de trame séparant deux images successives. REVENDICATIONS 1. Procédé de permutation, en temps réel et par bloc, de lignes d'un signal de télévision entrant, chaque bloc étant constitué de N lignes de données vidéo actives chronologiquement successives 1,..., N, procédé permettant d'obtenir un signal sortant constitué de N lignes de données vidéo actives chronologiquement suc- cessives, dans un ordre découlant de l'ordre d'origine par une loi de permutation prédéterminée, éventuellement différente d'un bloc au suivant, caractérisé en ce que: (a) on lit un premier emplacement d'une mémoire d'image de taille conrrespondant à celle d'un bloc, dont le contenu est celui d'une ligne active, à une adresse déterminée, pour obtenir une ligne de données sortantes, (b) on inscrit la première ligne de données entrantes qui apparaît, immédiatement après la lecture, audit emplacement dont on conserve l'adresse, (c) on répète les opérations (a) et (b) sur la totalité du bloc en mémoire d'image et la totalité d'un bloc de lignes de données entrantes, suivant une premiè- re séquence d'adresses déterminée, (d) on détermine, à partir de la première sé- quence d'adresses et de ladite loi de permutation prédé- terminée, une nouvelle séquence d'adresses correspondant à l'ordre de lecture des lignes en mémoire d'image qui est requis pour que la lecture des emplacements suivant ladite nouvelle séquence fournisse les lignes de données sortantes permutées par rapport aux lignes de données entrantes suivant ladite loi de permutation choisie, et (e) on répète les opérations (a) à (d) en effectuant la lecture (a) chaque fois conformément à la nouvelle séquence obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc est constitué par l'ensemble des lignes utiles d'une trame ou d'une image de télévision. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération d est effectuée pendant la période de suppression trame du signal de télévision. 4. Dispositif de permutation, en temps réel et par bloc, de lignes d'un signal de télévision entrant, chaque bloc étant constitué de N lignes de données vidéo actives chronologiquement successives 1,..., N, permet- tant d'obtenir un signal sortant constitué de N lignes de données vidéo actives chronologiquement successives, dans un ordre découlant de l'ordre d'origine par une loi de permutation prédéterminée, éventuellement différente d'un bloc au suivant, caractérisé en ce qu'il comprend: - une mémoire d'images (10) de capacité suffi- sante pour stocker tous les mots de données correspon- dant à tous les échantillons de toutes les lignes de données vidéo actives d'un bloc, munie d'une entrée (12) de réception de données entrantes, d'une sortie (14) de données sortantes et d'une entrée d'adressage (18), des moyens (20) de gestion des permutations prévus pour fournir, dans l'intervalle de temps séparant les blocs successifs, une liste d'adresses décrivant la permutation à appliquer au bloc suivant à permuter, - une mémoire de permutation (42) destinée à stocker la liste de permutation à effectuer en des emplacements successifs adressables, - deux mémoires d'adresses (44,46) dont les entrées et sorties de données sont rebouclées l'une sur l'autre, l'une des mémoires d'adresses (44) ayant une entrée d'adressage reliable à la sortie de la mémoire de permutations et une sortie de données prévue pour être reliée à l'entrée d'adressage de la mémoire d'images (10) lors des permutations alors que ladite mémoire fonctionne en lecture, l'autre mémoire d'adresses fonc- tionnant en écriture pour recevoir le contenu de la première mémoire d'adresses (44) lors des permutations et en lecture pour charger la première mémoire d'adres- ses entre les permutations par bloc, et - un compteur de numéros de ligne (30) incrémen- té à la cadence de l'apparition des lignes, dont la sortie de données est reliée en permanence à l'entrée d'adressage de la mémoire de permutation 42 et de la seconde mémoire d'adresses (46) et attaque l'entrée d'adressage de la première mémoire d'adresses (44) pendant les mises à jour de permutation de lignes.