Brevet FR2632149A1 — publié le 19891201

Procédé de diffusion de programmes de télévision du tvDe MAC/PAOUET et récepteur pour un tel programme. L'invention concerne la diffusion des programmes de télévision du type dit MAC/PAQUET, c'est-à-dire sous forme d'un signal comportant, pour chaque ligne utile de la trame, un multiplex temporel en bande de base ayant une salve numérique de son et de données et un multiplex de signaux analogiques de chrominance et de luminance. L'invention présente un intérêt particulier pour la diffusion de programmes par un signal conforme pour l'essentiel aux normes D-MAC/PAQUET et D2-MAC/PAQUET, et surtout dans le second cas, où les éléments binaires (bits) des salves sont émis à la cadence de 10,125 Mbits par seconde, ce qui permet une transmission sur les réseaux terrestres par modulation d'amplitude à bande latérale résiduelle (dite MA-BLR ou AM-VSB). Le signal conforme à la norme D2-MAC/PAQUET comporte un mot de synchronisation de trame de 64 bits inséré dans la ligne 625 et des mots de synchronisation de ligne au début de chaque ligne. Il existe déjà des circuits intégrés de décodage destinés à recevoir le signal D2-MAC sous forme numérisée, puis à effectuer la synchronisation, le démultiplexage des composantes, le décodage des sons, de la luminance et de la chrominance et la sortie de la ligne 625 qui contient des informations de service. En particulier, on connait des circuits de décodage qui réalisent la synchronisation de ligne à partir du mot de synchronisation de trame seul, ce qui rend superflus. les mots de synchronisation de ligne. L'absence de signal analogique de synchronisation de ligne dans le signal conforme à la norme D2-MAC soulève des difficultés en cas de transmission sur réseaux hertziens ou cablés à bande étroite, où la transmission s'effectue en MA-BLR. L'alignement des faisceaux est difficile à réaliser. Il n'est plus possible d'adopter un procédé de brouillage utilisant un décalage variable entre signal analogique de synchronisation de ligne et début de signal d'image, c'est-à-dire le procédé utilisé à l'heure actuelle en France pour la télévision à péage. Le mode d'accès conditionnel suivant la norme D2-MAC s'effectue par un procédé dénommé "rotation de composantes" à simple ou double coupure. Dans le cas de la double coupure, le signal de luminance et le signal de chrominance sont coupés chacun en un point choisi parmi plusieurs points à des emplacements déterminés à partir de la synchronisation de ligne (assurée par décodage du mot de synchronisation de ligne ou à l'aide d'un compteur à partir du mot de synchronisation de trame), le point de coupure étant fixé par la valeur de sortie d'un générateur de séquence binaire pseudo-aléatoire, fréquemment dénommé par l'abréviation PRBS. L'invention vise notamment à fournir un procédé de diffusion de signaux transportant un programme de télévision répondant pour l'essentiel à la norme D-MAC ou surtout D2-MAC/PAQUET, permettant de diffuser le programme sur un réseau hertzien ou cablé prévu pour les signaux de télévision classiques PAL ou SECAM. L'invention vise également à obtenir ce résultat en préservant la possibilité de mettre en oeuvre un mode d'accès conditionnel conforme à la norme D-MAC ou D2-MAC/PAQUET et ce sans exiger d'adjonction notable aux récepteurs destinés à recevoir des signaux de programme en stricte conformité avec la norme D2-MAC/PAQUET. Dans ce but l'invention propose un procédé de diffusion de programmes de télévision sous forme d'un signal comportant, pour chaque ligne utile de la trame de télévision, un multiplex temporel en bande de base composé d'un multiplex de signaux analogiques de chrominance et de luminance strictement conforme aux normes MAC/PAQUET et d'une salve numérique de son et de données, caractérisé en ce que ladite salve numérique est réduite à une durée libérant pour chaque ligne une période d'au moins 4,5 ijs occupée par un signal analogique de synchronisation de ligne compatible avec le signal de synchronisation de ligne en PAL ou en SECAM. La réduction de la durée de la salve numérique de son et de données (ctest-à-dire du nombre de bits transmis à chaque ligne) ne provoque pas de dégradation du signal d'image. Elle a pour seule conséquence la réduction du nombre de voies-son qu'il est possible de transmettre simultanément. Dans la pratique, il reste possible de transmettre une seule voie stéréo de haute qualité, ce qui est généralement suffisant dans le cas d'un réseau hertzien ou cablé, car les programmes sont destinés alors à des usagers de même langue. L'avantage du D-MAC ou du D2-MAC, à savoir la diffusion d'un signal de parole en plusieurs langues entre lesquelles le spectateur peut choisir, est beaucoup moins décisif dans ce cas d'un réseau terrestre que dans celui de diffusion directe par satellite. L'invention propose également un récepteur capable de recevoir non seulement des programmes diffusés strictement selon la norme D-MAC ou D2-MAC/PAQUET mais aussi des programmes diffusés par le procédé ci-dessus défini, caractérisé en ce qu'il comprend, en plus d'un circuit intégré classique de décodage (tel que le circuit DMA 2270 de ITT) et éventuellement d'un circuit de désembrouillage (tel que le circuit DMA 2275 de ITT), un circuit d'extraction de synchronisation, de génération de fenêtre de masquage et d'ajustement des niveaux de signaux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de mise en oeuvre, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant la forme d'onde, au cours de la transmission, d'un signal de diffusion se différenciant notamment d'un signal suivant la norme D2-MAC par la présence d'un signal analogique de synchronisation, - la figure 1A, similaire à la figure 1, montre une variante, - la figure 2 montre schématiquement la constitution générale d'un crcuit spécifique pour récepteur permettant de recevoir aussi bien un signal D2-MAC qu'un signal ayant la forme d'onde montrée en figure 1, - la figure 2A, similaire à la figure 2, montre une variante applicable à un signal ayant la forme d'onde montrée en figure lA - la figure 3 montre la façon dont le circuit de la figure 2 peut être adjoint, sous forme d'un circuit intégré supplémentaire, aux circuits DMA 2270 et 2275. Le schéma de la figure 1, où l'échelle des temps n'est pas respectée pour plus de clarté, montre la forme d'onde d'une des lignes 1 à 623 d'un signal D2-MAC modifié conformément à un mode de réalisation de llinven- tion, tel qu'il est transmis sur un réseau terrestre. On verra plus loin que cette forme d'onde doit être modifiée avant d'être appliquée à l'entrée d'un décodeur MAC classique. Chaque ligne utile (lignes 1 à 623) comprend successivement un signal analogique de synchronisation de ligne, une salve de données numériques, un palier d'alignement, et enfin les échantillons du signal de chrominance et du signal de luminance : le palier d'alignement et le multiplex de luminance et de chrominance peuvent être absolument identiques à ceux d'un signal D2-MAC/PAQUET normal, tel qu'il est décrit par exemple dans la brochure "Spécification du système D2-MAC/ PAQUET", septembre 1985, Ministère des Postes et Télé communications et de la Télédiffusion. Dans le cas particulier montré en figure 1, le signal présente successivement - un palier avant a de signal de synchronisation de ligne, ayant une durée de 4 périodes d'horloge à 20,25 MHz, au niveau de noir - le front b de descente du signal de synchronisation de ligne vers le pied de synchronisation (3 périodes d'horloge) - le pied de signal de synchronisation de ligne, constitué par un niveau continu de 300 mV au dessous du niveau de noir à la transmission, représenté par le palier avant a (90 périodes d'horloge) - le front d de remontée du signal de synchronisation de ligne (3 périodes d'horloge) - un palier e au niveau de noir après le signal de synchronisation de ligne (4 périodes d'horloge) - une transition f avec le début de la salve numérique duobinaire de donnée (4 périodes d'horloge) - la salve g de données (98 périodes d'horloge), symétrique par rapport au niveau de noir de transmission et qui, pour cette raison, présente une amplitude crête à crête qui ne peut pratiquement pas dépasser 400 à 500 mV, afin de ne pas atteindre le pied du niveau de synchronisation (-300 mV dans le cas illustré) - une transition h entre la salve de données duobinaires et le niveau d'alignement (6 périodes d'horloge) - le niveau d'alignement MAC j, à +350 mV au dessus du niveau de noir de transmission (15 périodes d'horloge) - une transition k entre niveau d'alignement et multiplex analogique (11 périodes d'horloge) - le signal de chrominance 1 (349 échantillons); - une transition m entre chrominance etluminance - le signal de luminance n (697 échantillons) - une transition pondérée p entre la fin du signal de luminance et le palier avant du signal de synchronisation de la ligne. Les durées k à p sont celles prévues par la norme D2-MAC ce qui assure la compatibilité entière du multiplex analogique avec celui pour lequel sont prévus les circuit de décodage existants. Par contre, la première partie de la ligne est modifiée et permet de transmettre le signal sans difficulté sur les-réseaux terrestres, en adoptant une amplitude crête à crête pour le signal de luminance et le signal de chrominance de +700 mV, au dessus du niveau de noir de transmission l'amplitude totale du signal est de 700 + 300 mV = 1 V, c'est-à- dire la valeur habituelle de transmission sur ces réseaux.En réduisant la salve de données à 98 périodes d'horloge, c'est-à-dire à 4,8395 p5, on dispose pour le signal de synchronisation de lignes de 90 périodes d'horloge en pied de synchronisation, c'est-à-dire de 4,4444 ijs. Si l'on tient compte des transitions, on arrive à une durée d'environ 4,5 ps qui représente pratiquement un minimum encore acceptable pour garantir la synchronisation. Lorsque le circuit de décodage est prévu pour reconstituer la synchronisation de ligne à partir du mot de synchronisation trame et de lui seul, il n'est pas nécessaire de conserver le mot de 6 bit de synchronisation de ligne de la norme D2-MAC/PAQUET, ce qui réduit d'autant la perte de bits de signal de son et de données provoquée par la mise en oeuvre de l'invention. Dans ce cas, le calcul montre que la capacité de transmission de données qui subsiste après amputation de la durée de 4,5 ps nécessaire à la transmission du signal de synchronisation de ligne est suffisante pour permettre la diffusion d'une voie stéréo de haute qualité. Dans le cas illustré sur la figure 1, la période g affectée aux données représente 98 périodes d'horloge, soit 50 bits par ligne et 31 150 bits par image de 623 lignes utiles. A raison de 751 bits par paquet, on dispose de 41 paquets par image et de 359 bits de réserve. Ces 41 paquets par image correspondent à une cadence de 1 025 paquets par seconde, alors que la transmission d'une voie son stéréo en codage HQ/QI1 exige 64 000 échantillons de 11 bits par seconde. En faisant correspondre un paquet à 64 échantillons de 11 bits, on arrive à des besoins de 1 000 paquets par seconde, de sorte qu'il subsiste 25 paquets par seconde pour les informations éventuelles d'embrouillage et de contrôle d'accès. Si l'on souhaite améliorer la résistance du signal aux parasites de transmission, on peut, à condition de modifier les émetteurs, adopter la forme d'onde signal schématisée en figure 1A, qui permet également de simplifier le circuit spécifique d'adaptation d'un décodeur classique D2-MAC car ce circuit reçoit alors une forme de signal conforme à la norme et n'a pas à la modifier. Dans le cas illustré sur la figure 1A, les bits de données sont transmis symétriquement par rapport au niveau de noir MAC : cela impose de modifier les émetteurs sur réseau terrestre, de façon à éviter que leur alignement ne se fasse sur la salve de données. En contrepartie, l'amplitude du signal de données peut être accrue puisqu'on n' est plus gêné par la nécessité de ne pas atteindre le pied de synchronisation ligne.L'amplitude peut notamment être portée à 560 mV.de crête à crête pour respecter le rapport de 8/10 prévu par la norme MAC entre signaux de données et multiplex analogique. Un même gain d'amplification permettra alors d'arriver aux valeurs normalisées. L'une ou l'autre des constitutions de signal qui vient d'être décrite se prête à l'embrouillage des signaux d'image par rotation de composantes à double coupure ou à simple coupure. Les lignes 624 et 625 présenteront une constitution distincte de celles montrée en figures 1 et 1A. La ligne 624 sera transmise de la même façon que les autres lignes et pourra avoir le contenu prévu par la norme D2-MAC/PAQUET sauf en ce qui concerne la présence du signal au niveau de synchronisation. La ligne 625 est utilisée pour transmettre le mot de synchronisation trame, qui doit être conservé, et le compteur de trame, qui est un élément indispensable au désembrouillage en cas d'utilisation de la technique de rotation de ligne. Pour que le mot de synchronisation trame puisse être transmis conformément à la norme D2 MAC/PAQUET, le signal de niveau de synchronisation (période a à c sur la figure 1) peut être omis. L'absence de ce niveau de synchronisation sur une seule ligne ne pose pas de problème pratique.Si cependant on souhaite conserver le niveau de synchronisation de ligne sur toutes les lignes, il est possible de donner à la ligne 625 une constitution incorporant un signal au niveau de synchronisation analogique en déplaçant le mot de synchronisation de trame, ce qui implique simplement un traitement spécifique de la ligne 625 à la réception, avant application à un circuit classique de décodage. La figure 2 montre schématiquement des adjonctions qu'il suffit de faire à un circuit existant de décodage D2-MAC/PAQUET "grand public", sous forme d'un circuit spécifique, pour mettre en oeuvre l'invention dans un récepteur lorsque le signal est du type montré en figure 1. Le circuit spécifique 9 montré en figure 2 reçoit un signal ayant la forme d'onde montrée en figure 1 par l'intermédiaire d'un démodulateur UHF 10. On peut considérer que le circuit 9 comporte trois voies placées en parallèle. Une des voies comporte un circuit 12 qui reçoit le signal démodulé et en extrait la salve de données numériques duobinaires. Pour cela le circuit d'extraction 12 reçoit un signal de fenêtre provenant d'une base de temps 13 dont il sera de nouveau question plus loin. Les salves successives sont appliquées à un circuit de débrassage 14, puis à un circuit de désentrelacement 16. La sortie du circuit de désentrelacement 16 est constituée par les paquets de données qui sont envoyés à un circuit de décodage MAC, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un circuit de désembrouillage en cas de signal embrouillé (cas d'un réseau à accès conditionnel). La base de temps 13 doit générer une fenêtre d'extraction de salves exactes au bit près. Pour cela elle reçoit un signal d'horloge H et des tops de synchronisation Sy provenant du circuit de décodage MAC et permettant la remise en phase du circuit de décodage. La base de temps peut être constituée par un compteur incrémenté par les signaux d'horloge H et resynchronisé périodiquement par le top de synchronisation Sy. Une seconde voie est affectée à la reconstitution du multiplex analogique (partie MAC du signal) conforme à la norme D2-MAC et pouvant donc être appliqué à un circuit de décodage prévu pour des signaux conformes à cette norme. Cette seconde voie comprend successivement un circuit 18 d'alignement pendant la durée de la salve de données, un circuit de "noircissement" 20 destiné à substituer un niveau de noir aux signaux de synchronisation et à la salve de données de chaque ligne. Le signal de sortie du circuit de noircissement 20, constitué par les séquences de multiplex analogique (signal MAC) ayant une amplitude de crête à crête de 700 mV séparées par des périodes de noir (à un niveau supérieur de 350 mV au niveau de noir de transmission) est appliqué à un circuit adaptateur 22 destiné à porter l'amplitude du signal MAC à une valeur de 1 V de crête à crête. La dernière voie traite la partie numérique du signal de ligne. Le circuit d'alignement 18 appartient également à cette voie qui comprend ensuite un circuit 26 d'extraction des salves de données et un circuit adaptateur 28 destiné à porter ces salves à une amplitude crête à crête de 800 mV. On voit que le circuit d'extraction 26 reçoit des données de la sortie du circuit d'alignement 18 et y prélève les salves de données pendant la durée de signaux de fenêtre provenant d'un circuit d'extraction de synchronisation et de génération de fenêtre 24. Les circuits adaptateurs 22 et 28 de sortie des deux dernières voies attaquent un sommateur 30 dont la sortie est constituée par un signal D2-MAC régénéré, applicable directement à un circuit décodeur ou désembrouilleur destiné à traiter des signaux conformes à la norme D2-MAC. Le circuit qui extrait la synchronisation et génère les fenêtres encadrant les salves est prévu pour détecter l'apparition des niveaux de synchronisation et génèrer alors - un signal de fenêtre, appliqué au circuit de noircissement 20 pendant des durées correspondant à celles du niveau de synchronsation et de la salve de données numériques duobinaires - un signal de fenêtre appliqué au circuit d'extraction 26, de durée correspondant à celle de la salve de données - une impulsion de commande d'alignement appliquée au circuit d'alignement 18. Une erreur correspondant à une ou deux périodes d'horloge sur la génération de ces fenêtres est sans conséquence, car sur la première voie l'extraction des sauves s'effectue avec une précision inférieure au bit, t fait qu'elle est commandée par la base de temps 14. Dans le cas où la forme d'onde est celle montrée en figure lA, le circuit spécifique peut être plus simple que celui montré en figure 2 et notamment avoir la constitution de principe montrée en figure 2A, où les composants correspondant à ceux de la figure 2 sont désignés par le même numéro de référence. La troisième voie de la figure 2 devient inutile. Le circuit de noircissement 20a ne porte le signal aligné au niveau de noir +350 mV que pendant le palier de synchronisation. Dans le cas d'un récepteur utilisant un circuit de décodage 42 de type DMA 2270 et un circuit de désembrouillage 32 de type DMA 2275, les liaisons du circuit spécifique 9 peuvent être celles montrées schématiquement sur la figure 3. Le signal D2-MAC reconstitué est appliqué à l'entrée du circuit de désembrouillage 32 par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique 34, alors que les paquets lui sont appliqués directement. Les circuits 32 et 42 sont reliés par un bus 36 à un microprocesseur de gestion 38 recevant les informations permettant le désembrouillage d'un sous-système d'accès conditionnel 40 qui ne sera pas décrit car sa constitution reste inchangée et n'est pas concernée par 1' invention. Le signal MAC désembrouillé est appliqué, dans le circuit de décodage 42, d'une part au processeur vidéo 44, d'autre part à un circuit 46 de récupération d'horloge ot de données. Ce circuit fournit, à partir du mot de synchronisation de trame, les tops de synchronisation Sy et le signal d'horloge H nécessaires au fonctionnement des circuits 9 et 32. A partir des paquets reçus du circuit 9, le circuit de désembrouillage 32 reconstitue des paquets dés embrouillés qui sont traités par un processeur de son 48 dans le circuit décodeur 42. Ce dernier alimente un circuit de mixage 50 extérieur au décodeur et fournissant en sortie, dans le cas d'une forme d'onde conforme à la figure 1, un seul couple de voies stéréo. Les signaux vidéo traités sont envoyés par le circuit de décodage 44 à un circuit extérieur de conversion vidéo 52 comportant trois convertisseurs numériques/analogiques et donnant en sortie les signaux analogiques de couleur R, V et D. La présence des circuits 12, 14 et 16 dans le circuit spécifique 9 (figure 2) rend inutile, en cas de réception d'un signal modifié conformément à l'invention, le circuit 56 de débrassage et de désentrelacement prévu dans le circuit DMA 2270. Une commutation, schématisée sur la figure 3 par un commutateur 58, est prévue pour changer l'alimentation du circuit de désembrouillage 32 en fonction du type de signal reçu. Les circuits montrés en figure 2 et 3 peuvent aisément être modifiés pour permettre la réception de signaux d'autres constitutions encore, à la condition qu'ils comportent, pour chaque ligne, un multiplex analogique identique à celui d'un signal D2-MAC, complété par un signal de synchronisation et d'alignement de durée et de niveau compatibles avec ceux des signaux PAL ou SECAM. En particulier, ce signal peut être identique à ceux prévus en PAL et en SECAM mais dans ce cas la capacité de transmission du son est réduite à une seule voie de parole, ce qui est suffisant dans certains cas, notamment pour des reportages, et permet en contrepartie la diffusion sur des réseaux terrestres classiques. L'invention ne se limite pas aux modes particuliers de réalisation qui ont éte représentés et décrits à titre d'exemples. Elle est au contraire susceptible de nombreuses variantes. Les durées des différentes phases données en figures 1 et 1A ne doivent être considérées que comme des exemples et les constitutions de circuit spécifique montrées en figures 2 et 2A ne sont nullement exclusives. REVENDICATIONS 1. Procédé de diffusion de programmes de télévision sous forme d'un signal comportant, pour chaque ligne utile de la trame de télévision, un multiplex temporel en bande de base composé d'un multiplex de signaux analogiques de chrominance et de luminance strictement conforme aux normes MAC/PAQUET et d'une salve numérique de son et de données, caractérisé en ce que ladite salve numérique est réduite à une durée libérant pour chaque ligne une période d'au moins 4,5 ps occupée par un signal analogique de synchronisation de ligne compatible avec le signal de synchronisation de ligne en PAL ou en SECAM. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal analogique de synchronisation a une durée de niveau continu en pied de 90 périodes d'horloge à 20,25 MHz. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en que le multiplex analogique a une amplitude de 700 mV de crête à crête. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le pied du niveau de synchronisation est à un niveau de 300 mV au dessous du niveau de noir de transmission, lui-meme à 350 mV au dessous du niveau de noir MAC. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérise en ce que l'amplitude de la salve numérique est comprise entre 400 et 500 mV de crête à crête et est symétrique par rapport au niveau de noir de transmission. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la salve numérique a une amplitude égale à 8/10 de l'amplitude du multiplex analogique et est symétrique par rapport au niveau de noir MAC. 7. Récepteur destiné à recevoir des programmes diffusés selon la norme D-MAC ou D2-MAC/PAQUET et égale ment des programmes diffusés par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend, en plus d'un circuit de décodage D-MAC ou D2-MAC (42), et éventuellement d'un circuit de désembrouillage (32), un circuit spécifique (9) comportant au moins un circuit (24) d'extraction de synchronisation et d'alignement des niveaux de signaux. 8. Récepteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit d'extraction (24) est prévu pour générer également une fenêtre de masquage du signal de synchronisation analogique et de la salve numérique de données appliquée à une voie vidéo. 9. Récepteur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le circuit spécifique comprend une voie de données numériques en parallèle avec une voie vidéo et ayant des moyens (12) d'extraction des salves de données, de débrassage de données et de désentrelacement de données fournissant en sortie les paquets de données, commandés par une base de temps (13) alimentée par des signaux d'horloge et de synchronisation provenant du circuit de décodage. 10. Récepteur selon la revendication 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (22,28) destinés à porter le multiplex analogique et les salves de données au niveau prévu par la norme MAC avant application en circuit de décodage ou de désembrouillage.