Brevet FR2818075A1 — publié le 20020614

La présente invention concerne la diffusion de signaux d'image embrouillés. Elle trouve notamment une application dans la diffusion de programmes de télévision à péage, pour lesquels les récepteurs autorisés disposent d'une clé secrète de désembrouillage. Dans cette application, qui est à l'origine de la présente invention mais qui ne doit pas être considérée comme limitant la portée de la présente demande, la station de diffusion embrouille chaque image en émettant les diverses lignes de signal vidéo de rangs successifs dans un ordre pseudoaléatoire établi par une clé ou polynôme d'embrouillage. La clé de désembrouillage permet au récepteur de déterminer le rang de chaque ligne dans l'image d'origine et donc de la recomposer. Toutefois, des tiers non autorisés parviennent à recomposer l'image sans utiliser de clé. En effet, comme il s'agit d'une image, deux lignes adjacentes quelconques ont des contenus vidéo très peu différents si bien que l'on peut, partant d'une des lignes reçues, de rang n quelconque, rechercher les deux autres lignes de contenus les plus similaires à celui de la ligne n et considérer alors qu'il s'agit des lignes de rangs n-1 et n+1 de l'image d'origine. La poursuite du processus, vers le haut et vers le bas de l'image, à partir des trois lignes n-1, n et n+1 de la bande d'image recomposée, permet d'agréger progressivement à cette bande toutes les autres lignes et ainsi recomposer l'image d'origine. Le problème particulier évoqué plus haut était donc d'empêcher ou au moins gêner un désembrouillage correct des images diffusées, par l'analyse de leur contenu vidéo exposée ci-dessus. Il était exclu, pour des raisons économiques, de modifier le parc des récepteurs installés. On ne pouvait donc changer le principe de l'embrouillage. La solution recherchée devait dégrader, de façon très perceptible, la qualité des images des récepteurs non autorisés, ou nécessiter de leur part une puissance de traitement considérable, et devait ne pas sensiblement perturber les récepteurs autorisés. C'est ainsi que la demanderesse propose la présente invention. A cet effet, l'invention concerne un procédé de diffusion de signaux d'image électronique en trame embrouillée dans lequel on embrouille une image à diffuser par permutation de lignes de signaux de l'image, et on diffuse successivement les signaux des lignes permutées, caractérisé par le fait qu'on substitue à au moins l'une des lignes de l'image, une autre ligne. Ainsi, on effectue deux embrouillages de natures différentes, logique et analogique, et il est alors facile d'insérer dans l'image, par la substitution, au moins une ligne qui ressemble à l'une des lignes de l'image plus que toute autre des lignes de cette image. Un récepteur non autorisé, qui tente de recomposer l'image d'après son contenu, va accoler au moins les deux lignes ci-dessus, c'est-à-dire que l'image est coupée en deux parties séparées par une bande parasite d'au moins une ligne insérée dans l'image recomposée. Cette insertion a donc écarté, en bloc, l'une des parties d'image par rapport à l'autre, par décalage des rangs de lignes d'au moins une unité, et l'image totale est ainsi verticalement distordue ou étirée. Par contre, un récepteur qui utilise une clé de désembrouillage recompose l'image d'après les rangs réels des lignes en replaçant la ou les lignes substituées à leurs positions d'origine, donc sans insertion d'une bande de ligne (s) parasite (s) supplémentaire (s) et donc sans décalage dans l'image. On peut prévoir de substituer une autre ligne de l'image, et alors l'image modifiée comportera deux lignes identiques, ou bien de substituer une autre ligne distincte de toute ligne de l'image, par exemple obtenue par interpolation de plusieurs lignes de l'image. Avantageusement, diffusant des images de télévision comportant les lignes de bord devant être masquées par les écrans des récepteurs, on substitue une ligne à l'une des lignes de bord. Un récepteur autorisé, qui est donc apte à déterminer le rang de chaque ligne, n'affiche ainsi aucun défaut. De préférence, et en particulier dans le cas ci-dessus, on effectue la substitution avant les permutations d'embrouillage ou lors de celles-ci. Il est ainsi plus facile de choisir le rang de la ligne substituée. Avantageusement encore, l'image étant diffusée sous forme de trames entrelacées, on effectue la substitution dans une seule des trames, ou bien dans toutes mais avec une substitution spécifique à chacune. Ainsi, un réentrelacement correct entre trames est impossible du fait du décalage d'une partie d'une des trames ou des décalages indépendants que présentent les trames. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel : - les figures lA, IB et IC représentent une portion d'image de télévision (fig. 1A) formée de deux trames de lignes entrelacées (fig. IB, 1C), - les figures 2A, 2B et 2C correspondent respectivement aux figures lA, IB et IC et représentent l'image modifiée selon l'invention et restituée d'après les rangs des lignes, par un récepteur autorisé, - les figures 3A, 3B et 3C correspondent respectivement aux figures lA, IB et IC et représentent l'image modifiée selon l'invention et restituée d'après le contenu vidéo des lignes, par un récepteur non autorisé, et - la figure 4 est une portion d'image comportant une zone brouillée du type de la figure 3A. L'image de la figure 4 est une portion d'image, ici de télévision classique, représentant les mots"sortir ce soir", qui a été restituée par une maquette de test de façon à illustrer, uniquement dans la zone comportant le mot"soir", n la dégradation d'image que subit un récepteur non autorisé, comme expliqué ci-après. La figure lA représente la portion de l'image de la figure 4 qui comporte la partie supérieure des lettres"soi", constituée de 20 lignes, de rangs relatifs 1 à 20, de points élémentaires ou pixels dont l'intensité lumineuse est définie par un signal vidéo diffusé par une station de diffusion. Dans cet exemple, les images sont composées de 576 lignes et les téléviseurs concernés reçoivent 25 images par seconde. Plus précisément, chaque image est ici codée et diffusée sous forme de deux trames, une trame 1 de lignes de rang impair (fig. IB) et une trame 2 de lignes de rang pair (fig. 2B). Le rafraîchissement des écrans des téléviseurs s'effectue donc par demi-image, au rythme de 50 Hertz. Comme il s'agit ici de télévision à péage, par abonnement ou à la séance, les signaux d'image sont embrouillés avant d'être diffusés. A cette fin, chaque image à diffuser ayant été stockée dans une mémoire tampon sous forme d'une trame de lignes, et de préférence numérisée pour faciliter son stockage et son traitement, un dispositif d'embrouillage détermine, de façon pseudo-aléatoire, un ordre de lecture des diverses lignes, pour les émettre dans cet ordre. L'ordre varie à chaque image en fonction d'une clé logique d'embrouillage commandant le dispositif. De façon classique, un signal d'horloge fait progresser un registre à décalage ou un compteur, à entrées et sorties parallèles, qui est rebouclé sur lui-même par des portes logiques recevant certaines sorties intermédiaires du registre ou compteur et appliquant le résultat de combinaison de la porte considérée à une entrée intermédiaire du registre ou compteur, pour, à chaque signal d'horloge, fausser pseudoaléatoirement la progression normale des états du registre ou compteur fournissant le rang de la ligne à émettre. Les équipements de traitement et de diffusion peuvent par exemple comporter, dans l'ordre, un équipement codeur d'acquisition audio et vidéo type DBI 2000 de la société TBS, un adaptateur série/parallèle"Digital Video Deserialiser"type 3630 de la société Probel, des mémoires numériques de lignes Epld 10K50E d'un équipement PICO, un adaptateur LVDS à sortie à technologie ECL, un décodeur type DC7 de la société BTS et un codeur SECAM TTV 7600 de la société BTS, recevant les trois composantes vidéo Rouge, Vert, Bleu issues de décodeur et commandant un émetteur radio. Le dispositif d'embrouillage lit la mémoire de lignes ci-dessus dans l'ordre embrouillé. Le substitution d'une ligne par une autre peut être effectué en remplaçant réellement le contenu d'une ligne en mémoire par celui d'une autre. On peut, en variante, effectuer une simple manipulation logique, en déroutant l'adressage en lecture de la mémoire de lignes, c'est-à-dire en adressant la ligne de substitution non seulement lorsqu'elle doit être lue mais aussi lorsqu'il est prévu de lire la ligne substituée. Les récepteurs autorisés reçoivent préalablement, de façon protégée, la clé voulue pour désembrouiller les lignes, c'est-à-dire pour déterminer le rang réel de chaque ligne reçue dans l'image d'origine et ainsi recomposer celle-ci en mémoire tampon et l'afficher. La figure 2 illustre le procédé de l'invention. La trame 2 de la figure 2C est ici identique à celle de la figure 1C. Par contre, la trame 1 de la figure 2B diffère de la trame 1 de la figure IB par le fait qu'on a substitué l'une des lignes, ici celle du haut, de rang (arbitraire) 1, à une autre, ici celle du bas, de rang (arbitraire) 19. Les flèches F2A et F2B illustrent cette substitution, ou écrasement, d'une ligne d'image, 19, par une autre, 1, qui subsiste en tant que telle et est donc dupliquée. Un récepteur autorisé, apte à déterminer les rangs réels des lignes des trames à lignes permutées reçues, restitue l'image de la figure 2A, dont le seul défaut correspond au fait que le contenu vidéo de la ligne 19 n'est pas celui de la ligne de l'image d'origine (fig. lA), qui a été détruit. Les figures 3A, 3B, 3C correspondent respectivement aux figures 2A, 2B, 2C, mais illustrent le cas d'un désembrouillage d'après les contenus d'information d'image des diverses lignes. Comme exposé au début, un tiers ne disposant pas d'une clé de désembrouillage peut tenter de comparer le signal vidéo, analogique ou numérisé, d'une ligne, de rang n quelconque de chaque trame 1 et 2 pour rechercher, dans les autres lignes, les deux lignes dont les contenus vidéo sont les plus semblables à celui de la ligne de rang n considérée. Ces deux lignes sont alors considérées comme étant de rangs respectifs n-1 et n+1 et sont donc rangées de part et d'autre de la ligne de référence de rang n. Le processus d'agrégation se poursuit en recherchant, dans les lignes restantes de la trame considérée, les deux lignes de contenus semblables respectivement aux lignes n-l et n+l, auxquelles on attribue des rangs respectifs n-2 et n+2. La bande de lignes d'image utile reconstituée se dilate ainsi vers le haut et vers le bas par agrégation de nouvelles lignes jusqu'à recomposer toute la trame. Dans le cas présent, lorsque l'une des deux lignes strictement identiques de rangs 1 et 19, est agrégée lors d'un cycle de recherche de ligne quasi-identique à la bande ci-dessus, la ligne à contenu strictement identique 19,1 est agrégée lors du cycle suivant, donc collée à la précédente 1,19. Sur la figure 3B, la bande d'image utile ci-dessus serait placée juste au-dessus du dessin, les lignes 1 et 19 étant agrégées en-dessous, suivies dans l'ordre par les lignes impaires 3 à 17. On voit donc que la ligne 19 de la figure 3B occupe la place prévue pour la ligne 3 (cf. fig. 2B) et que les lignes impaires 3 à 17 sont donc décalées en bloc d'une position (passage d'un rang impair au rang impair voisin) vers le bas. L'explication resterait évidemment valable avec une agrégation vers le haut, en retournant la figure 3. L'image globale d'une trame 1 complète représente donc la trame d'origine mais que l'on aurait coupée à une certaine hauteur en deux parties pour y insérer une ligne supplémentaire. L'image d'un récepteur non autorisé est donc localement distordue, par allongement vertical. Pour accentuer cette distorsion, il peut être prévu que plusieurs lignes de la trame 1 subissent la substitution appliquée à la ligne 19. Cela a pour effet d'élargir la bande de lignes parasites 1,19. Il peut encore être prévu de substituer une première pluralité de lignes, comme la ligne 1, à une deuxième pluralité d'autres lignes, comme la ligne 19, au moins égale à la première pluralité. On applique donc plusieurs fois, dans une trame, la ou les substitutions expliquées plus haut. La trame 1 reconstituée comporte donc une pluralité correspondante de bandes parasites, de tailles mutuellement indépendantes. A la lecture de l'exposé ci-dessus, dans lequel la trame 2 n'intervient pas directement, on comprend donc que l'invention fournit déjà le résultat visé même lorsqu'il n'y a pas l'entrelacement de trames ici prévu, c'est-à-dire lorsque l'image est constituée par une trame unique semblable à la trame 1, la trame 2 servant ici à augmenter la définition verticale. Toutefois dans le cas présent, la trame 2 a pour effet avantageux de brouiller l'image de la trame 1 lorsqu'on l'entrelace avec celle-ci pour obtenir l'image de la figure 3A. En effet, si l'ordre relatif des lignes de rang pair et impair est effectivement respecté pour les lignes 1 et 2 (première ligne de la trame 2) et pour la partie d'image non dessinée au-dessus de celles-ci, la ligne 19 parasite est par contre rangée entre les lignes 2 et 4. La ligne 3, rangée entre les lignes 4 et 6, occupe donc une position décalée vers le bas, de même que le bloc de lignes impaires 5 à 17 suivantes. Il s'en suit un effet de flou, visible sur la figure 3A, d'autant plus accentué qu'est élevé le nombre de lignes dupliquées. Ainsi, le mot"soir"de la figure 4 correspond à la figure 3A, mais avec un brouillage accru par le fait que deux lignes (19) ont été substituées. Pour éliminer tout défaut d'image restituée (fig. 2A) par les récepteurs autorisés, on peut prévoir que la ou les lignes 19 subissant la substitution soient des lignes d'un bord haut ou bas de l'image prévu pour être masqué par les bords de l'écran du téléviseur. En variante, pour limiter le défaut dû à la duplication, on peut prévoir de faire évoluer, de préférence de façon pseudo-aléatoire, d'une image à la suivante, le ou les rangs des lignes 19 dont le contenu d'origine a été perdu du fait de la substitution. La position en hauteur de la ligne parasite qu'elles représentent (bas de fig. 2A) évolue ainsi en permanence dans le récepteur autorisé et représente un parasite à 25 Hz, subliminal. De préférence, la substitution de ligne est effectuée avant la permutation d'embrouillage des lignes, afin de choisir facilement la position de la ligne substituée 19. En variante, on peut associer en émission, à la ligne substituée 19, un identificateur de substitution, ou mot de code spécifique indiquant par exemple le rang réel 19 de cette ligne. En réception, l'identificateur commande le récepteur autorisé pour qu'il inhibe la restitution des signaux d'image de continu vidéo dupliqué, de la ligne 19 ayant subi la substitution. Le récepteur autorisé la remplace par exemple par une ligne grise, peu visible. On peut, en variante, remplacer la ligne substituée 19 par duplication de l'une des deux lignes adjacentes, de rangs 18 et 20 dans cet exemple, ou encore définir et afficher un contenu initial estimé de la ligne substituée 19, en effectuant une interpolation de lissage à partir des deux lignes (ou plus) de rangs 18 et 20. On restitue ainsi la ligne substituée 19 à partir du contenu d'au moins une ligne proche de celle-ci. Ainsi, de façon générale, la ligne de substitution 19 peut être une ligne (1) de l'image ou bien une ligne distincte de toute autre ligne de l'image, par exemple obtenue par interpolation de plusieurs lignes de l'image. Par ailleurs, pour éviter la détection de la duplication de la ligne 1 par un récepteur non autorisé sophistiqué, qui éliminerait alors la copie en ligne 19, il peut être prévu de modifier un détail de la ligne 19 pour qu'elle ne soit pas strictement identique à la ligne 1, tout en restant toutefois très semblable à celle-ci pour s'y agréger dans les récepteurs non autorisés. On peut en particulier prévoir de définir, par interpolation entre des lignes adjacentes ou sinon proches, un contenu vidéo d'une ligne fictive ressemblant, plus que toute autre ligne, à la ligne 1 de substitution. On peut ainsi par exemple effectuer une interpolation entre le contenu de la ligne 1 et celui de l'une des deux lignes adjacentes, comme la ligne 2, ou encore entre ces deux mêmes lignes, séparées par la ligne 1. Dans les récepteurs autorisés, la ligne 1 que l'on duplique intervient uniquement par son contenu, qui produit la ligne parasite 19, le rang d'origine 1 de cette ligne dupliquée étant sans effet. Par contre, c'est ce rang d'origine 1 qui détermine la position en hauteur de la bande parasite des récepteurs non autorisés. On peut donc prévoir de choisir une ligne à dupliquer 1 dans la zone sensiblement à mi-hauteur de l'image d'origine, pour couper les images pirates 3A sensiblement en deux parties égales et ainsi les rendre peu exploitables. On peut aussi faire évoluer le rang 1 de la ligne à dupliquer, pour que les images pirates 3A successives présentent une bande horizontale parasite balayant progressivement l'écran des récepteurs non autorisés. Comme exposé au début, l'invention présente un intérêt évident pour l'application de transmission, et en particulier de diffusion, de signaux de télévision ici décrite mais elle n'est toutefois pas limitée à celle-ci. On peut en particulier songer à la transmission de signaux d'images fixes, telles que des télécopies. REVENDICATIONS 1-Procédé de diffusion de signaux d'image électronique en trame embrouillée dans lequel : - on embrouille une image à diffuser par permutation de lignes de signaux de l'image, et - on diffuse successivement les signaux des lignes permutées, caractérisé par le fait qu'on substitue, à au moins l'une des lignes de l'image (l9), une autre ligne (1). 2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on substitue une autre ligne (1) de l'image. 3-Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on substitue une autre ligne distincte de toute ligne de l'image. 4-Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la ligne de substitution (19) est une ligne d'interpolation de plusieurs lignes de l'image. 5-Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on substitue une première pluralité des lignes à une deuxième pluralité d'autres lignes au moins égale à la première pluralité. 6-Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel, diffusant des images de télévision comportant des lignes de bord devant être masquées par les écrans des récepteurs, on substitue une ligne (1) à l'une des lignes de bord. 7-Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel on effectue la substitution avant les permutations d'embrouillage. 8-Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel on effectue la substitution lors des permutations d'embrouillage. 9-Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel on effectue la substitution après les permutations d'embrouillage. 10-Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'image étant diffusée sous forme de trames entrelacées, on effectue la substitution dans une seule des trames. 11-Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'image étant diffusée sous forme de trames entrelacées, on effectue une substitution spécifique dans chaque trame. 12.-Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel on associe, à une ligne substituée (19), un identificateur de substitution pour pouvoir commander, en réception, l'inhibition de la restitution des signaux d'image de ladite ligne (19). 13.-Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel on associe, à une ligne substituée (19), un identificateur de substitution pour pouvoir commander, en réception, une restitution de la ligne substituée (19) à partir du contenu d'au moins une ligne proche de la ligne substituée (19). 14.-Procédé selon la revendication 13, dans lequel on restitue la ligne substituée (19) par interpolation entre deux lignes situées de part et d'autre de celle-ci.