Brevet FR2641153A1 — publié le 19900629

PROCEDE D'EMBROUILLAGE DE SIGNAUX VIDEO COMPOSITE PAL ET SECAM ET DECODEUR DE SIGNAUX EMBROUILLE.S PAR CE PROCEDE La présente invention se rapporte à un procédé d'embrouillage de signaux vidéo composite PAL et SECAM ainsi qu'à un décodeur de signaux embrouillés par ce procédé. Pour embrouiller les signaux vidéo des images de télévision d'un systèrfie de télévision à péage, on connaît un grand nombre de procédés. Parmi ceux-cl, on connaît un procédé d'embrouillage par permutation circulaire en ligne. Ce procédé connu, bien que permettant un embrouillage de l'image, n'est pas à priori à l'abri de tout "piratage", à cause de certaines caractéristiques temporelles du signal embrouillé qu'il est facile de localiser. La présente invention a pour objet un procédé d'embroulllage d'images de télévision qui rende les images reçues méconnaissables et très difficiles à désembrouiller par un utilisateur non autorisé, et qui convienne aux signaux vidéo PAL aussi bien que SECAM. L'invention a également pour objet un décodeur pour signaux ainsi embrouillés, qui soit simple et peu onéreux. Le procédé d'embrouillage conforme à l'invention consiste à décaler le début de la zone embrouillée de chaque ligne par rapport au début de la ligne. Selon un aspect du procédé de l'invention, le décalage du début de la zone embrouillée varie au cours du temps. De façon avantageuse, ce décalage change de valeur toutes les 40ms. Selon encore un autre aspect du procédé de l'invention, on retarde, à l'émission, toute la partie non embrouillée de chaque ligne utile, et ce retard est égal à la durée d'une ligne. 26 4 1 1 5 3 Le décodeur conforme à l'invention comporte, dans son circuit numérique désembrouilleur vidéo, en tant que lignes à retard, deux files de type "FIFO" pour lesquelles on a accès au compteur d'écriture/lecture uniquement par leurs entrées de remise à zéro, et un registre tampon. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est un chronogramme d'une ligne vidéo I1 composite non embrouillée, - la figure 2 est un chronogramme de la ligne vidéo embrouillée selon le procédé de l'invention, - la figure 3 est un schéma synoptique partiel d'un décodeur conforme à l'invention, et - - la figure 4 est un chronogramme de signaux apparaissant dans le décodeur de la figure 3. Avant embrouillage, le signal vidéo composite à émettre est conforme au rapport 624 du CCIR pour ce qui concerne le système SECAM. La référence temporelle de ce signal vidéo est constituée par le milieu de l'impulsion de synchronisation ligne. L'échantillon coïncidant avec cette référence temporelle porte le numéro zéro. Il y a 896 échantillons par ligne (fréquence horloge d'échantillonnage: 14 MHz). Cette référence est représentée figure 1. Sur cette figure 1 on a désigné par X le point courant de la ligne choisi comme point de coupure en vue de l'embrouillage. Le signal vidéo est embrouillé en définissant deux segments dans la partie utile de la ligne et en échangeant 3 O temporellement la position de ces deux segments (voir figure 2). La position du point définissant ces deux segments est commandée par un générateur pseudo-aléatoire ne pouvant être correctement initialisé que si le mot de contrôle d'accès a lui-même été correctement décrypté dans le décodeur. L'intervalle de suppression ligne n'est pas affecté par 26 4 1153 l'embrouillage. Une ligne vidéo avant embrouillage est découpée en 3 segments: 1 Segment A: c'est l'intervalle de suppression ligne celui-ci n'est pas embrouillé et la séquence de la sous-porteuse chrominance est en accord avec la séquence d'identification couleur trame. Cet intervalle comprend les échantillons 847 à 120 inclus, soit 170 échantillons. 2 Le segment C correspondant à la fin de la ligne utile, avant embrouillage. 3 Le segment B correspondant au début de la ligne utile, avant embrouillage. On a également défini sur la figure 1 deux zones de recouvrement Z et Y dont le rôle apparaitra dans la suite de la description, et une zone K de fin du signal vidéo actif. Les définitions et rôles de ces divers segments et zones sont repris en détail dans le Tableau 1. Les segments B et C sont transmis avec une ligne d'avance par rapport à la salve de sous-porteuse sur le palier de suppression ligne, ceci afin de compenser le retard Introduit dans le désembrouilleur. En figure 2, on a représenté une période du signal vidéo de la figure 1 après embrouillage selon le procédé de l'invention. Cet embrouillage consiste à effectuer, outre la permutation autour du point de coupure X, un décalage (a) du début de la zone embrouillée par rapport au début de la partie utile de la ligne concernée; ceci permet de masquer au mieux la position du point de coupure: le début de la partie utile de la ligne (DUL sur la figure 1), qui est en même temps la fin du palier de suppression de la ligne P. est au niveau du noir, et est donc une référence de niveau vidéo facilitant la détection du point de coupure. Par contre, au-delà du point DUL, le niveau vidéo est quelconque et variable et ne peut pas servir de référence. On accroît ainsi la résistance au piratage de l'embrouillage. 264 1 153 Sur la figure 2, on a repéré les trois segments A, B, C, ainsi que les zone Y et Z précitées. En outre, on a repéré trois zones de transition R, S, T. Ces segments et zones sont définis en détail dans le tableau 2. Pour tolérer une incertitude sur la reconnaissance de la référence temporelle, un certain nombre d'échantillons sont répétés de part et d'autre du point de coupure. Ces échantillons répétés sont également utilisés, en association avec des points Interpolés, pour éviter que les distorsions des transitions artificielles introduites au voisinage du point de coupure par les distorsions du canal de transmission n'affectent la qualité de l'image désembrouillée. L'utilisation de points interpolés permet également d'accroître la résistance à toute tentative de piratage si on s'attaque directement à l'aspect physique du signal transmis. D'autre part, l'embrouillage du signal vidéo n'affecte pas totalement les 52 gs de la durée du signal utile. En effet, l'échantillon A, représentant le premier échantillon vidéo et donc, le premier échantillon soumis à l'embrouillage s'est vu attribuer une place décalée sur sa droite. Ainsi, l'échantillon A ne correspondra plus à un niveau noir théorique décelable mais à un niveau corrélé au contenu de l'image qui à priori n'est pas prédictible. Le segment A, dont la durée peut être modulable en vue d'accroître l'immunité au piratage, présente l'avantage de laisser subsister sur la partie gauche d'une image embrouillée un zone non embrouillée, en général de faible largeur, mais qui permet au spectateur non encore abonné d'avoir une idée du programme diffusé. La modulation de la durée du segment A, qui peut par exemple se faire toutes les 40 ms grâce à l'utilisation de la totalité ou d'une partie de l'information constituée par le mot contrôle combiné à l'information de l'état du compteur d'image, fait apparaitre sur l'écran une partie claire de largeur variable à un rythme de 25 Hz, ce qui est gênant pour l'oeil humain. 264 1153 Dans les zones de transition R, S, T, on met en forme les échantillons concernés afin de lisser ces transitions. Un exemple de coefficient de pondération d'échantillons est donné ci-dessous 1 Translsition R Echantillon 121 E121 = 7/8 (120) + 1/8 (X-5) 122 E122 = 1/2 (120) + 1/2 (X-5) 123 E123 = 1/8 (120) + 7/8 (X-5) 2 Transition S Echantillon (953-X) E (953-X) = 7/8 (823) + 1/8 (117) " (954-X) E (954-X) = 1/2 (823) + 1/2 (117) " (955-X) E (955-X) = 1/8 (823) + 7/8 (117) 3 Transition T Echantillon 844 E (844) = 7/8 (X+4) + 1/8 (847) " 845 E (845) = 1/2 (X.4) * 1/2 (847) " 846 E (846) = 1/8 (X+4) + 7/8 (847) La conséquence de la répétition des échantillons et de l'insertion des échantillon d'interpolation est que la partie active de la ligne reconstituée après désembrouillage est réduite de 1,2 [is environ. Embrouillage des signaux pendant la suppression trame (on prend comme référence le signal avant embrouillage): a) les lignes 311 à 335 incluses et les lignes 623 à 22 incluses ne sont pas embrouillées: b) les lignes vidéo 23 et 336 de l'image d'origine ne sont pas transmises; c) les lignes 310 et 622 sont transmises en version embrouillée suivie de leur version non embrouillée. L'identificateur d'information de cehrominance qui, à 26 4 1153 l'émission avant embrouillage, précède l'information de chrominance correspondante, se retrouve, après désembrouiUage dans le décodeur, précédant l'information de chrominance qui le précédait avant embrouillage: si on avait par exemple avant embrouillage la séquence. /identificateur de (R-Y)n-l/(R-Y)n-1/identificateur de (B-Y)n/B-Y) n/identificateur de (R-Y)n+l/(R-Y)n+l/;on a après désembrouillage identificateur de (B-Y)n/(R-Y)nl/identificateur de (R-Y)n+l/(B-Y)n/..., ce qui produirait de fausses couleurs 1rj dans les lignes désembrouillées. Pour éviter ce phénomène, les décodeurs connus comportent des lignes à retard (ou des circuits équivalents) retardant d'une ligne les informations de chrominance; ces lignes à retard, en général des files "FIFO", ont un prix de revient non négligeable. L'invention prévoit de retarder les information de chrominance non pas dans les décodeurs, mais dans l'émetteur, et d'utiliser, dans les décodeurs, à la place d'une "FIFO" un simple registre tampon, dont le prix de revient est nettement inférieur à celui d'une "FIFO"; cet artifice a l'avantage de faire émettre un signal embrouillé avec des fausses informations sur la couleur de chaque ligne. On a représenté en figure 3 le.bloc- diagramme du circuit numérique désembrouilleur vidéo d'un décodeur conforme à l'invention, avec les quelques circuits qui sont branchés en amont et en aval de ce circuit numérique et qui sont utiles pour la compréhension de l'invention. Les autres circuits du décodeur sont des circuits habituels et ne sont donc pas décrits ici. La chaîne vidéo représentée en figure 3 comporte successivement:- un amplificateur 1 recevant les signaux d'un tuner (non représenté), un filtre passe bas 2, un condensateur d'isolation galvanique 3, un circuit de clamping 4, un convertisseur analogique-numérique 5, un circuit numérique désembrouilleur 6, un convertisseur numérique-analogique 7, un 26 4 1 1 53 filtre passe-bas 8, et un amplificateur 9. le circuit 6 est commandé par un circuit logique 10 qui reçoit des valeurs de points de coupure d'un générateur pseudo-aléatoire 11. Le générateur 11 reçoit des mots de contrôle d'un processeur 12 recevant lui-même des messages d'accès ECM d'un dispositif de sécurité (non représenté). Le circuit 6 comporte, en parallèle, une première "FIFO" 13, une deuxième "FIFO" 14, et un registre tampon 15. Les "FIFO" sont, de préférence, des- circuits de marque NEC référencés}l PD 41101cX (avec X = 1, 2, ou 3) Pour de telles "FIFO", on a accès au compteur d'écriture/lecture uniquement par leurs entrées de remise à zéro, ce qui implique que le désembrouillage d'une ligne J doit démarrer à la ligne J-1. Les principaux signaux de commande des "FIFO" 13 et 14 sont représentés en figure 4. Ce sont: WE: autorisation d'écriture, RSTW: remise à zéro en écriture en écriture, RSTR: remise à zéro en lecture, et RE.: autorisation de lecture, et ENB: activation du registre tampon 15. TABLEAU 1 Position Segment (extrémités Définition Explications incluses) A 847 Suppression Transmis sans modi ligne fication de posi- tion temporelle B 117 -(X + 4) ler segment de la vidéo active C (X-5) 823 2ème segment de la vidéo active Z 117 - 120 Zone de re- Destinées & tolé- couvrement rer une erreur de entre la sup phase de la réfé- pression li- rence temporelle gne et la vi et à éliminer les déo active distorsions dues à la réponse transi toire du canal de transmission 2Y (X-5) -X+4) zone de re- couvrement au niveau du point de cou pure K 824 - 842 Fin de la Echantillons non vidéo active transmis TABLEAU 2 Position Segment (extrémités Définition Explications incluses) A 847 Suppression Transmis sans modi ligne fication de posi- tion temporelle B 117 -(X + 4) ler segment Transmis avec une de la vidéo ligne d'avance et l0 active avec la position du 2ème segment C (X-5) - 823 2ème segment Transmis avec une de la vidéo ligne d'avance et active avec la position du ler segment Y (X-5) -(X+4 zone de re- 10 échantillons couvrement transmis au début au niveau du du segment C et à point de cou la fin du.segmentB pure Z 117 - 120 Zone de re- 4 échantillons - couvrement transmis au début du segment B et à la fin du segmentA R 121 123 Transition (sur le si- suppression 3 échantillons gnal embrouil ligne/vidéo lé) active S (953-X) - Transition (955-X) (sur fin / debut 3 échantillons le signal em de la ligne brouillé) active T 844 - 846 Transition vidéo active /suppression 3 échantillons ligne _ Remarque: Les numéros d'échantillons du signal embrouillé se réfèrent au signal avant embrouillage (sauf indication contraire). REVENDICATIONS 1 - Procédé d'embrouillage de signaux vidéo composite PAL et SECAM, selon lequel on effectue l'embrouillage par permutation de ligne commandé par une séquence pseudo-aléatoire, et le désembrouillage à l'aide d'une séquence pseudo-aléatoire identique à et synchronisée avec celle d'embrouillage, la séquence pseudo-aléatoire d'embrouillage dépendant d'un mot de commande dont la valeur encryptée est incorporée au signal vidéo composite, caractérisé par le fait que l'on décale le début (117) de la zone embrouillée (B+C) de chaque ligne par rapport au début de la ligne (DUL); 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le décalage du début de la zone embrouillée varie au cours du temps. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le décalage change de valeur toutes les 40 ms. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'on retarde à l'émission toute la partie non embrouillée (A) de chaque ligne utile et que ce retard est égal à la durée d'une ligne. 5 - Décodeur pour système de transmission d'images comportant des dispositifs d'embrouillage et de désembrouillage de signaux en vidéo composite dans un émetteur et dans des récepteurs, respectivement, caractérisé par le fait que chaque décodeur de récepteur comporte, dans son circuit numérique de désembrouiliage vidéo (6), en tant que lignes à retard, deux files de type "FIFO" (13, 14) pour lesquelles on a accès au compteur de lecture/écriture uniquement par leurs entrées de remise à. zéro, et un registre tampon (15). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les files "FIFO" sont du type NEC p PD 41101 e-x (avec x = 1, 2, ou 3).