EP0906696A1 - Procede d'embrouillage et/ou de desembrouillage d'un signal d'image respectant la signature du signal - Google Patents
Procede d'embrouillage et/ou de desembrouillage d'un signal d'image respectant la signature du signalInfo
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- EP0906696A1 EP0906696A1 EP97929368A EP97929368A EP0906696A1 EP 0906696 A1 EP0906696 A1 EP 0906696A1 EP 97929368 A EP97929368 A EP 97929368A EP 97929368 A EP97929368 A EP 97929368A EP 0906696 A1 EP0906696 A1 EP 0906696A1
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- H04N7/00—Television systems
- H04N7/16—Analogue secrecy systems; Analogue subscription systems
- H04N7/167—Systems rendering the television signal unintelligible and subsequently intelligible
- H04N7/169—Systems operating in the time domain of the television signal
- H04N7/1696—Systems operating in the time domain of the television signal by changing or reversing the order of active picture signal portions
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- H04N7/00—Television systems
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- H04N7/167—Systems rendering the television signal unintelligible and subsequently intelligible
- H04N7/1675—Providing digital key or authorisation information for generation or regeneration of the scrambling sequence
Definitions
- the present invention relates to a method for scrambling and / or descrambling an image signal respecting the signature of the signal. It finds application in pay TV.
- a pseudo-random generator assigns to each line an address from 1 to 32; for each frame, a variable number of lines are therefore stacked in each of the 32 stacks; the lines are then transmitted to the antenna; the line at the bottom of the pile being emitted in place of the line immediately above it in the pile and the line at the top of the pile being emitted in place of the line at the bottom of the pile for the preceding frame ;
- each decoder has 32 line registers; the 32 lines received at the end of a scrambled frame are used to combine the 32 line registers to prepare for descrambling of the next frame; the pseudo-random generator assigns an address from 1 to 32 to each line received; when a line enters one of the 32 registers, then, at the same time, the line contained in this register leaves it to be displayed on the screen.
- this method has a drawback. Indeed, the quality of a scrambling and descrambling process is assessed above all by the resistance it offers to hacking attempts. If it is possible for a specialist to find, from the scrambled signal, the pseudo-random sequence having served for the transmission to scramble the signal, it is clear that the process will be vulnerable. However, the method described in international application WO 91/13517 reveals information which can be very useful to whom wants to attack the system. This revelation of information is carried out through the signature of the signal, a concept that should be clarified.
- the first color television system used NTSC encoding.
- all the lines of the image signal comprise a reference burst characterized by the same phase and the same frequency (3.579545 MHz).
- the NTSC has some weaknesses in color rendering, however.
- each reference burst is characterized by a phase equal to either + 135 ° or -135 °, alternating from one line to another. There are therefore two types of lines.
- each reference burst is characterized not only by a phase which can take two values but also by a frequency which can take two values. There are therefore four types of lines.
- the frequency is 4.40 MHz for red and 4.25 MHz for blue, alternating from one line to another.
- the phase is 0 or ⁇ , with the sequence 0-0- ⁇ r for the odd frames and 7C - 71 -0 for the even frames.
- Table 1 summarizes the signature of the image signal in SECAM.
- the object of the present invention is precisely to remedy this drawback.
- the invention recommends respecting the signature of the image signal both on transmission and on reception.
- it is good practice not to modify the systematic redundancy of the signals in order to avoid giving, thereby, an advantage to the attacker who would seek to break the system. For example, if a clear byte is systematically even (or odd), it must remain even (or odd) after encryption by OU-exclusive with an even encrypting byte so that the analysis of the parity of the encrypted signal reveals nothing of the encrypting byte.
- this principle is also applied to the signature of the image signal in the context of scrambling and descrambling systems by line mixing.
- the method of the invention applies not only to the method described in WO 91/13517, but to any method based on the principle of line mixing.
- the subject of the present invention is a method of scrambling a television image signal, in which the lines taken in their natural order are assigned different addresses formed by bits taken from a pseudo-random sequence, transmits the lines in a shuffled order linked to their respective addresses, this process being characterized in that, each line signal having a particular signature defined by a reference burst having a frequency and / or a phase depending on the line, imposes at least one of the bits of the address of each line according to the signature of this line, each frame thus being scrambled into at least two distinct sub-frames.
- the subject of the invention is also a method of descrambling a scrambled television image signal according to the method which has just been defined and in which the scrambled signal is received, the pseudo-random sequence and the addresses of lines are restored and the received lines are reordered according to their addresses to restore their natural order, this process being characterized in that at least one of the bits the address of each line corresponds to the signature of this line, the lines being thus reordered taking into account their signature.
- Figure 1 schematically illustrates the principle of descrambling implemented at reception.
- a received frame 10 a memory 20 comprising, for example, 32 registers capable of each receiving a line signal, and a displayed frame 30.
- a memory 20 comprising, for example, 32 registers capable of each receiving a line signal
- a displayed frame 30 To display any line L in its correct place in the image, you have to go read in memory 20 the appropriate register at address x.
- the line L ′ of the frame received must be written there, writing to this register having, in effect, the effect of driving out the line previously written in this register.
- the line L 'received must have the address x.
- a line having a given parity can only be addressed to a register already containing a line having this parity. In other words, we do not really have a choice of an address among 32, but only one address among 16, namely the 16 addresses assigned to this line parity.
- a stack memory system is used on transmission, as described in the document WO 91/13517 already cited, to prepare the transmission of each frame, a subset of stacks must be assigned to each type of line. In each stack, the stacked lines will all have the same parity. The frame will thus be scrambled into two separate subframes. The battery addresses will be divided into two categories.
- phase indication in PAL or the only frequency indication in SECAM
- each address used for transmission and for reception one of the bits of the address, always the same for a given frame, is forced to 0 or to 1 depending on the parity of the number of line. This is illustrated in Figure 2 where
- the other four bits B1, B2, B3 and B4 are subsequently determined pseudo-random.
- the first BO bit indicates which of the two battery groups (on issue) or registers (on receipt) should be addressed.
- each type of line is considered, each type being characterized by RO, R7T, BO or B ⁇ .
- the frame is thus scrambled into four distinct subframes.
- the addresses comprise, on the one hand, three bits whose value comes from a pseudo-random generator, and on the other hand, two bits, always the same for a given frame, the value of which is fixed by the number of the line in the frame.
- the following three rules allow you to set the value of the two bits:
- the batteries are distributed on transmission and the line registers on reception, taking a little better account of the distribution of the lines according to their types.
- a pseudo-random generator fixes for each line of type 0 modulo 6 an address parrr ⁇ 6, for each line of type 1 or 5 modulo 6 address among 10, for each line of type 2 or 4 modulo 6 one address among 10 and for each line of type 5 modulo 6 one address among 6.
- a control word is used on transmission and on reception to initialize the pseudo-random generator. Transmitted by the conditional access system, this word is used to initialize and configure the pseudo-random generator of the receiver.
- this word is used to initialize and configure the pseudo-random generator of the receiver.
- it can advantageously also affect the permutation of the values from 0 to 3 in table 2 as well as the manner of combining the 5 address bits.
- it can advantageously affect the distribution of the values from 1 to 32 in Table 3.
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Abstract
Selon l'invention, on impose au moins l'un des bits de l'adresse de chaque ligne selon la signature de cette ligne. Chaque trame est ainsi embrouillée en au moins deux sous-trames distinctes. En PAL, on force un bit de l'adresse en fonction de sa signature et en SECAM, deux. Application à la télévision à péage.
Description
PROCEDE D•EMBROUILLAGE ET/OU DE DESEMBROUILLAGE D'UN SIGNAL D'IMAGE RESPECTANT LA SIGNATURE DU SIGNAL
DESCRIPTION
Domaine -technique
La présente invention a pour objet un procédé d' embrouillage et/ou de désembrouillage d'un signal d'image respectant la signature du signal. Elle trouve une application dans la télévision à péage.
Etat de la technique
On connaît des procédés d' embrouillage et de désembrouillage d'un signal d'image opérant par brassage de lignes. De manière très générale, dans de tels procédés, à l'émission, on attribue aux lignes prises dans leur ordre naturel différentes adresses formées de bits pris dans une suite pseudo-aléatoire, on émet les lignes dans un ordre brassé lie à leurs adresses respectives, et, a la réception, on restitue la suite pseudo-aléatoire et les adresses des lignes, et l'on reordonne les lignes reçues en fonction de leurs adresses pour restituer leur ordre naturel.
Parmi ces procédés, il en existe un qui simplifie le décodeur utilisé à la réception en ce sens qu'il permet d'utiliser une mémoire de faible capacité dans les décodeurs . Ce procédé est décrit dans la demande internationale WO 91/13517. Selon ce procédé, on brasse les lignes de la manière suivante : - a l'émission, les lignes utiles de chaque trame
(de la ligne 23 a la ligne 309) sont réparties dans une mémoire comportant 32 piles, en commençant par le bas de la trame ; un
générateur pseudo-aléatoire assigne à chaque ligne une adresse de 1 à 32 ; pour chaque trame, un nombre variable de lignes se trouvent donc empilées dans chacune des 32 piles ; les lignes sont ensuite émises à l'antenne ; la ligne en fond de pile étant émise à la place de la ligne immédiatement au-dessus d'elle dans la pile et la ligne au sommet de la pile étant émise à la place de la ligne au fond de la pile pour la trame qui précède ;
- à la réception, chaque décodeur possède 32 registres de lignes ; les 32 lignes reçues à la fin d'une trame embrouillée servent à mitialiser les 32 registres de ligne pour préparer le désembrouillage de la trame suivante ; le générateur pseudo-aléatoire affecte une adresse de 1 à 32 à chaque ligne reçue ; quand une ligne entre dans 1 ' un des 32 registres, alors, dans le même temps, la ligne contenue dans ce registre en sort pour être affichée à l'écran.
Bien que donnant satisfaction a certains égards, ce procédé présente un inconvénient. En effet, la qualité d'un procédé d' embrouillage et de désembrouillage s'apprécie avant tout par la résistance qu'il offre aux tentatives αe piratage. S'il est possible, pour un spécialiste, de retrouver, a partir du signal embrouille, la suite pseudo-aleatoire ayant servi a l'émission pour embrouiller le signal, il est clair que le procédé sera vulnérable. Or, le procédé décrit dans la demande internationale WO 91/13517 révèle des informations pouvant être fort utiles a qui
veut attaquer le système. Cette révélation d'informations s'effectue à travers la signature du signal, notion qu'il convient de préciser.
Le premier système de télévision en couleur utilisait le codage NTSC. Dans ce système, toutes les lignes du signal d'image comportent une salve de référence caractérisée par la même phase et la même fréquence (3,579545 MHz) . Il n'y a qu'un seul type de lignes. Le NTSC présente cependant quelques faiblesses dans la restitution des couleurs.
Pour y remédier, on a proposé d'autres systèmes comme le PAL ("Phase Alternative Line") ou le SECAM
("Séquentiel à Mémoire"), avec des salves de référence plus élaborées visant à améliorer la restitution des couleurs. En PAL, la fréquence des salves de référence est fixée à 4,44 MHz, mais chaque salve de référence est caractérisée par une phase égale soit à +135° soit à -135°, en alternance d'une ligne à l'autre. Il y a donc deux types de lignes. En SECAM, chaque salve de référence est caractérisée non seulement par une phase qui peut prendre deux valeurs mais aussi par une fréquence qui peut prendre deux valeurs. Il y a donc quatre types de lignes. La fréquence est de 4,40 MHz pour le rouge et de 4,25 MHz pour le bleu, en alternance d'une ligne a l'autre. La phase est 0 ou π , avec la séquence 0-0-τr pour les trames impaires et 7C — 71 -0 pour les trames paires .
Le tableau 1 résume la signature du signal d'image en SECAM.
Tableau 1
Pour en revenir au procédé d ' embrouillage et de désembrouillage décrit dans WO 91/13517, il ne se préoccupe pas de la signature des lignes brassées. Mais la salve de référence de chaque ligne reçue peut être analysée et la fréquence et/ou la phase peuvent être obtenues. Faute de précaution pour respecter la signature du signal, l'analyse de chaque ligne utile reçue divulgue donc a l'attaquant jusqu'à 1 bit d'information en PAL (le bit de parité) et jusqu'à 5/3 de bit en SECAM (1 bit de parité de trame et 2/3 de bit pour la séquence de phases) . Ces informations révélées affaiblissent le système et rendent le piratage plus
Le but de la présente invention est justement de remédier a cet inconvénient.
Exposé de 1 ' invention
A cette fin, l'invention préconise de respecter la signature du signal d'image aussi bien a l'émission qu'à la réception. En cryptologie, il est de bonne pratique de ne pas modifier la redondance systématique des signaux afin d'éviter de donner, par la, un avantage à l'attaquant qui chercherait a casser le système. Par exemple, si un octet en clair est
systématiquement pair (ou impair) , il doit rester pair (ou impair) après chiffrement par OU-exclusif avec un octet chiffrant pair de telle sorte que l'analyse de la parité du signal chiffré ne révèle rien de l'octet chiffrant. Selon l'invention, on applique ce principe aussi à la signature du signal d'image dans le cadre des systèmes d' embrouillage et de désembrouillage par brassage de lignes.
Le procédé de l'invention s'applique non seulement au procédé décrit dans WO 91/13517, mais à tout procédé fondé sur le principe du brassage de lignes.
De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé d' embrouillage d'un signal d'image de télévision, dans lequel on attribue aux lignes prises dans leur ordre naturel différentes adresses formées de bits pris dans une suite pseudo-aléatoire, on émet les lignes dans un ordre brassé lié à leurs adresses respectives, ce procédé étant caractérisé par le fait que, chaque signal de ligne ayant une signature particulière définie par une salve de référence ayant une fréquence et/ou une phase dépendant de la ligne, on impose au moins l'un des bits de l'adresse de chaque ligne selon la signature de cette ligne, chaque trame étant ainsi embrouillée en au moins deux sous-trames distinctes.
L'invention a également pour objet un procédé de désembrouillage d'un signal d'image de télévision embrouillé selon le procédé qui vient d'être défini et dans lequel on reçoit le signal embrouillé, on restitue la suite pseudoaléatoire et les adresses de lignes et l'on réordonne les lignes reçues en fonction de leurs adresses pour restituer leur ordre naturel, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'au moins l'un des bits
de l'adresse de chaque ligne correspond à la signature de cette ligne, les lignes étant ainsi réordonnées en tenant compte de leur signature.
Brève description des dessins
- la figure 1 illustre schématiquement le principe du désembrouillage ;
- la figure 2 montre une adresse avec un bit forcé ; - la figure 3 montre une adresse avec deux bits forcés .
Exposé détaillé de modes de réalisation
La figure 1 permet d'illustrer schématiquement le principe du désembrouillage mis en oeuvre a la réception. On voit, sur cette figure, une trame reçue 10, une mémoire 20 comprenant, par exemple, 32 registres aptes à recevoir chacun un signal de ligne, et une trame affichée 30. Pour afficher une ligne quelconque L à sa place correcte dans l'image, il faut aller lire dans la mémoire 20 le registre approprie à l'adresse x. Pour lire ce registre, il faut y écrire la ligne L' de la trame reçue, l'écriture dans ce registre ayant, en effet, pour conséquence de chasser la ligne précédemment écrite dans ce registre. Il faut que la ligne L' reçue ait l'adresse x.
Si l'on veut respecter la signature des lignes, par exemple leur parité (dans le système PAL) , une ligne ayant une parité donnée ne pourra être adressée qu'à un registre contenant déjà une ligne ayant cette parité. Autrement dit, on ne dispose pas réellement d'un choix d'une adresse parmi 32, mais seulement d'une
adresse parmi 16, à savoir les 16 adresses affectées à cette parité de ligne.
C'est la raison pour laquelle la mémoire 20 de la figure 1 est divisée symboliquement en deux parties, une partie 20ι contenant des registres ne recevant que des lignes impaires et une partie 202 contenant des registres ne recevant que des lignes paires.
Si l'on met en oeuvre, à l'émission, un système à mémoires en piles, comme décrit dans le document WO 91/13517 déjà cité, pour préparer l'émission de chaque trame, on doit affecter un sous-ensemble de piles à chaque type de lignes. Dans chaque pile, les lignes empilées auront toutes la même parité. La trame sera ainsi embrouillée en deux sous-trames distinctes. Les adresses de piles seront réparties en deux catégories.
A la réception, toutes les lignes transitant dans un même registre de ligne auront la même parité. Alors, l'indication de phase en PAL (ou la seule indication de fréquence en SECAM) ne divulguera aucune information utile à l'attaquant puisque le bit de parité ne fera que conformer l'information qu'on pourra obtenir en analysant la salve de référence.
Dans un exemple de réalisation, dans chaque adresse utilisée à l'émission et à la réception, l'un des bits de l'adresse, toujours le même pour une trame donnée, est forcé à 0 ou à 1 selon la parité du numéro de ligne. C'est ce qui est illustré sur la figure 2 où
l'adresse est supposée comprendre cinq bits (2 =32) et où le premier bit BO est forcé à 1 ou à 0 selon la parité de la ligne. Les quatre autres bits Bl, B2, B3 et B4 sont déterminés par la suite pseudo-aléatoire. Le premier bit BO indique lequel des deux groupes de piles
(à l'émission) ou de registres (à la réception) doit être adressé.
Pour se prémunir contre une utilisation de la signature dans le cas du SECAM, selon l'invention on considère quatre types de lignes, chaque type étant caractérisé par RO, R7T, BO ou B π . La trame est ainsi embrouillée en quatre sous-trames bien distinctes.
Quand on met en oeuvre le principe des piles pour préparer l'émission de chaque trame, on doit affecter un sous-ensemble de piles à chaque type de lignes. Dans chaque pile, les lignes empilées sont toutes du même type, la trame étant ainsi embrouillée en quatre sous- trames distinctes. Les adresses de piles sont réparties en quatre catégories. A la réception, toutes les lignes qui transitent dans le même registre de ligne sont du même type. Alors, la signature du SECAM ne divulgue aucune information utile à l'attaquant.
Dans un premier exemple de mise en oeuvre de cette variante adaptée au SECAM, les adresses comprennent, d'une part, trois bits dont la valeur provient d'un générateur pseudo-aléatoire, et d'autre part, deux bits, toujours les mêmes pour une trame donnée, dont la valeur est fixée par le numéro de la ligne dans la trame. Les trois règles suivantes permettent de fixer la valeur des deux bits :
- aux lignes numérotées de 0 à 3 modulo 6, on affecte n'importe quelle permutation des valeurs 00, 01, 10 et 11 ;
- aux lignes numérotées 4 modulo 6, on affecte la valeur déjà affectée a 2 modulo 6 ;
- aux lignes numérotées 5 modulo 6, on affecte la valeur déjà affectée a 1 modu1o 6.
/49246 PC17FR97/01091
Le tableau 2 résume ces règles
Tableau 2
Dans un deuxième exemple de réalisation, on répartit les piles à l'émission et les registres de ligne à la réception, en tenant un peu mieux compte de la répartition des lignes selon leurs types. On affecte six adresses aux 48 lignes numérotées 0 modulo 6. On affecte dix adresses aux 96 (ou 95) lignes numérotées 1 ou 5 modulo 6. On affecte dix adresses aux 95 ou 96 lignes numérotées 2 ou 4 modulo 6. On affecte six adresses aux 48 lignes numérotées 3 modulo 6. Ces règles sont illustrées par le tableau 3.
Tableau 3
Ensuite, a l'émission et a la réception, un générateur pseudo-aléatoire fixe pour chaque ligne du type 0 modulo 6 une adresse parrrυ 6, pour chaque ligne du type 1 ou 5 modulo 6 adresse parmi 10, pour chaque ligne du type 2 ou 4 modulo 6 une aαresse parmi 10 et
pour chaque ligne du type 5 modulo 6 une adresse parmi 6.
De manière plus générale, un mot de contrôle est utilisé à l'émission et à la réception pour initialiser le générateur pseudo-aléatoire. Transmis par le système d'accès conditionnel, ce mot permet d* initialiser et de configurer le générateur pseudo-aléatoire du récepteur. Dans le premier exemple, il peut avantageusement affecter également la permutation des valeurs de 0 à 3 dans le tableau 2 ainsi que la façon de combiner les 5 bits d'adresse. Dans le deuxième exemple, il peut avantageusement affecter la répartition des valeurs de 1 à 32 dans le tableau 3.
Claims
1. Procédé d'embrouillage d'un signal d'image de télévision, dans lequel on attribue aux lignes prises dans leur ordre naturel différentes adresses formées de bits pris dans une suite pseudo-aléatoire, on émet les lignes dans un ordre brassé lié à leurs adresses respectives, ce procédé étant caractérisé par le fait que, chaque signal de ligne ayant une signature particulière définie par une salve de référence ayant une fréquence et/ou une phase dépendant de la ligne, on impose au moins l'un des bits de l'adresse de chaque ligne selon la signature de cette ligne, chaque trame étant ainsi embrouillée en au moins deux sous-trames distinctes.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, le système de télévision étant le système PAL, où la salve de référence liée à une ligne présente une phase pouvant prendre deux valeurs distinctes selon la parité de la ligne, on impose à l'un des bits de l'adresse d'une ligne la valeur O ou 1 selon la parité de cette ligne, chaque trame étant ainsi embrouillée en deux sous-trames.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérise par le fait que, le système de télévision étant le système SECAM, où la salve de référence liée a une ligne présente une fréquence et une phase pouvant prendre chacune deux valeurs distinctes selon la nature de la ligne et la parité de Ja trame, on impose à deux des bits de l'adresse d'une ligne l'une quelconque des quatre valeurs 00, 01, 10 et 11, chaque trame étant embrouillée en quatre sous-trames distinctes.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la valeur des deux bits imposés est fixée par le numéro de la ligne dans la trame selon les trois règles suivantes :
- aux lignes numérotées de 0 à 3 modulo 6, on affecte n'importe quelle valeur 00, 01, 10 ou 11, - aux lignes numérotées 4 modulo 6, on affecte la valeur déjà affectée à la ligne numérotée 2 modulo 6,
- aux lignes numérotées 5 modulo 6, on affecte la valeur déjà affectée à la ligne numérotée 1 modulo 6.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on constitue une mémoire comportant N piles, les adresses assignées à chaque ligne allant de 1 à N, les lignes étant réparties dans ces N piles en commençant par le bas-de la trame, un nombre variable de lignes se trouvant ainsi empilées dans chacune des N piles pour chaque trame, le procédé étant alors caractérisé par le fait que la partie de l'adresse qui est imposée par la signature de la ligne, adresse chaque ligne dans une partie des N piles, chacune de ces parties recevant toujours des lignes de même signature.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le nombre N de piles étant égal à 32, les adresses comprennent 5 bits.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, dans le système PAL, quatre bits de l'adresse sont déterminés par la suite pseudo-aléatoire et un est imposé par la parité de la ligne.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, dans le système SECAM, trois bits de chaque adresse sont déterminés par la suite pseudo- aleatoire et deux sont imposés par la signature de la ligne.
9. Procédé de désembrouillage d'un signal d'image de télévision embrouillé selon la revendication 1, dans lequel on reçoit le signal embrouille, on restitue la suite pseudoaléatoire et les adresses de lignes et l'on réordonne les lignes reçues en fonction de leurs adresses pour restituer leur ordre naturel, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des bits de l'adresse de chaque ligne correspond à la signature de cette ligne, les lignes étant ainsi réordonnées en tenant compte de leur signature.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on utilise une seule mémoire de N registres apte a mémoriser chacun une ligne, chaque ligne écrite dans un registre provoquant la sortie de la ligne précédemment écrite dans ce même registre et son affichage sur un écran, caractérise par le fait que la partie de l'adresse, qui est imposée par la signature de la ligne, adresse chaque ligne dans une partie des N registres de la mémoire, chaque partie de la mémoire recevant toujours des lignes de même signature.
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|---|---|
| EP0906696A1 true EP0906696A1 (fr) | 1999-04-07 |
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Family Applications (1)
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| EP97929368A Withdrawn EP0906696A1 (fr) | 1996-06-17 | 1997-06-17 | Procede d'embrouillage et/ou de desembrouillage d'un signal d'image respectant la signature du signal |
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