EP1668907A1 - Embrouillage, desembrouillage et distribution securisee de sequences audiovisuelles issues de codeurs videos bases dct - Google Patents

Embrouillage, desembrouillage et distribution securisee de sequences audiovisuelles issues de codeurs videos bases dct

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Publication number
EP1668907A1
EP1668907A1 EP04816237A EP04816237A EP1668907A1 EP 1668907 A1 EP1668907 A1 EP 1668907A1 EP 04816237 A EP04816237 A EP 04816237A EP 04816237 A EP04816237 A EP 04816237A EP 1668907 A1 EP1668907 A1 EP 1668907A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stream
scrambling
sequences according
secure distribution
video sequences
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04816237A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Daniel Lecomte
Daniela Parayre-Mitzova
Jérôme CAPOROSSI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagra France SAS
Original Assignee
Medialive SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medialive SA filed Critical Medialive SA
Publication of EP1668907A1 publication Critical patent/EP1668907A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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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 the field of processing encoded image sequences using video coders based on the DCT transformation (“Discrete Cosine Transform” in English or on Discrete Cosine Transformation) and on optimized techniques of spatial prediction and time. It is proposed in the present invention to provide a method and a system for visually scrambling a video sequence and recomposing (descrambling) its original content from a digital video stream obtained by encoding based on a DCT transformation and on spatial and temporal prediction techniques for calculating the coefficients coding visual elements.
  • the present invention relates more particularly to a device capable of securely transmitting a set of video streams of high visual quality to a viewing screen such as a television screen and / or to be recorded on the hard disk or on any other medium.
  • the invention also relates to a client-server system and the synchronization mechanism between the server which provides the stream allowing the viewing of the secure digital video film, and the client which plays and displays the digital audiovisual stream.
  • telecommunications networks such as DSL (Digital Subscriber Line) or BLR (radio local loop) or via DAB (Digital Audio Broadcasting) networks, etc.
  • US patent 2001/0053222 A1 proposes a method and a system for the protection of video streams encoded according to the MPEG- standard.
  • the audiovisual stream is composed of several audio and video objects, managed by a scenic composition.
  • One of the objects in the video stream is encrypted using a key generated in four encryption steps and which is renewed periodically.
  • Protected objects are video objects.
  • the encrypted object is multiplexed with the other objects and the entire stream is sent to the user.
  • the MPEG-4 stream is recomposed on the destination equipment by the decryption module, which reconstructs the original video stream, from the encrypted video stream, and by regenerating the encryption key from encryption information sent beforehand and at from information contained in the encrypted stream. Since all the protected content of video objects is in the stream sent to the user, a malicious person who finds the encryption keys can decrypt this protected content and view or broadcast it. This prior art therefore does not entirely solve the problem of securing the video stream.
  • the prior art knows the document WO 0169354 A3 (MICROSOFT CORPORATION) which relates to the protection of a digital product (software or audio or video content) by breaking it down into at minus two streams.
  • the first stream is transmitted to the client equipment by physical means such as a CD-ROM, a floppy disk, or by download.
  • the second stream is transformed so as to be usable only by the client station concerned, then is transmitted entirely by the same process or else by a telecommunications network to this client station.
  • the client station receiving the two flows can modify the first flow as a function of a key transmitted by the Server, so that this first flow is compatible with the second flow received.
  • These two streams are re-combined together in order to restore a modified bit stream "in substance" equivalent to the original stream, but different in terms of configuration, and suitable for client equipment.
  • this system ensures that the stream to be transmitted is adapted to the client's device, and that it can only be used thereon.
  • the two encrypted components are sent in full by two different channels and in two stages. After receiving the two encrypted components, the user finds himself in possession of all the elements constituting the original stream. This invention therefore does not entirely respond to the problem of security: indeed a malicious person who discovers the encryption keys can come into possession of the original stream, since all the content of the initial stream is present in the encrypted parts.
  • this document proposes a method for encryption partial data based on the data partitioning property (which consists in encoding the most important parts of the flow differently, while leaving the two parts physically in the same flow).
  • the encryption is carried out using the padding padding bits and is applied to the I images and the intra blocks of the P images.
  • This document also describes a variable encryption in bit rate.
  • the first N DCT coefficients are selected and encrypted. By varying N, we play on the bit rate of the protected flow, and we thus manage the resources for encryption. Encryption is also performed on the motion vectors.
  • Partial and transparent encryption is also described for flows characterized by temporal and spatial scalability.
  • Partial encryption is the encryption applied to the base layer or to the first enhancement layers. This document only partially responds to the security problem, because it proposes encryption techniques, well known to those skilled in the art, which swap the data inside the stream or add encryption keys, but in in this case, all the data describing the digital stream is contained inside the stream sent to the user. Also, encrypting the entire video stream causes a significant increase in the size of the protected stream (more than 50%). In addition, in certain configurations of encryption, the ratio increase in size / effectiveness of the protection / visual degradation is not optimal.
  • a secure point-to-point connection is established between the client and a unicast server.
  • a key is first communicated to the client: this key will allow him to recalculate the location of the corrupted bytes within the protected flow.
  • the signal containing the original bytes is sent to it after encryption.
  • the original stream is thus reconstructed during viewing via a synchronization system between the signal and the protected stream.
  • the location of the corrupted bytes being calculated from a decryption key, this invention therefore does not entirely respond to the problem of securing audiovisual content addressed by the present invention.
  • the authors describe two methods to protect audiovisual streams, methods whose main property is to keep the protected streams compliant with the standard or native format • the first method consists in replacing a series of VLC (Variable Length Coding) codewords with a another valid series of VLC codewords, the latter being generated from the first according to a symmetric encryption operation (DES, AES) carried out on the indexes identifying the position of each codeword present in the VLC decoding table. From the encrypted data and the key, the original data can be found by performing the reverse operations of decryption of India.
  • VLC Very Length Coding
  • the second method is based on random permutations (shufflxng) of subsets of codewords while preserving, as much as possible, the conformity of the audiovisual flow.
  • security being based entirely on the secret of the decryption keys, this invention therefore does not entirely respond to the problem of robust security of audiovisual content addressed by the present invention.
  • the method according to the invention is lossless and provides a high level of protection while reducing the volume of information required for decoding.
  • the protection carried out in accordance with the invention, is based on the principle of deletion and replacement of certain information coding the original visual signal by any method, namely: substitution, modification, permutation or displacement of the information.
  • This protection is also based on knowledge of the structure of the output bit stream of the visual encoder based on a DCT transformation and a spatial and temporal prediction.
  • the present invention relates to the general principle of a method for securing an audiovisual stream.
  • the objective is to authorize video-on-demand and pay-per-view services across all broadcasting networks and local recording in the user's digital set-top box, as well as live viewing of television channels .
  • the solution consists in permanently extracting and storing outside of the user's home, in fact in the broadcasting and transmission network, part of the audiovisual program recorded at the customer or broadcast live, this part being essential for viewing said audiovisual program on a television screen or monitor type, but being of a very low volume compared to the total volume of the digital audiovisual program recorded by the user or received in real time. The missing part will be transmitted via the broadcasting or transmission network when the said audiovisual program is viewed.
  • modified main stream The digital stream being separated into two parts, most of the modified audiovisual stream, called “modified main stream” will therefore be transmitted via a conventional broadcasting network while the missing part called “additional information” will be sent on demand via a narrowband telecommunications network such as conventional telephone networks or cellular networks of the GSM, GPRS or UMTS type or using a small part of a DSL or BLR type network, or using a subset of the shared bandwidth over a wired network, or via a physical medium such as a memory card or any other medium.
  • the two networks can be merged, while keeping the two transmission channels separate.
  • the audiovisual stream is reconstituted on the equipment recipient (decoder) by a synthesis module from the modified main stream and complementary information.
  • the invention provides a protection system, comprising a scrambling-descrambling analysis module based on a digital format resulting from video encoding based on transformations in DCT.
  • the analysis and scrambling module proposed by the invention is based on the substitution by “decoys” or the modification of a part of the coefficients resulting from the DCT transformation and / or indicating the spatial and temporal prediction modes used and / or residual coefficients obtained using spatial and temporal predictions before or after the DCT transformation.
  • the fact of having removed and substituted part of the original data of the initial video stream during the generation of the modified main stream does not allow the restitution of said original stream from only the data of said modified main stream.
  • the invention according to its most general acceptance relates to a method for the secure distribution of video sequences according to a digital stream format based on a DCT transformation, consisting of frames (frames) comprising blocks of fixed or variable size, one.
  • the blocks being calculated using temporal prediction and optimized spatial prediction from neighboring blocks, the prediction mode, cutting into blocks and the decoding and filtering parameters for the display being indicated in the bit stream, characterized in that before the transmission to the client equipment, a stream analysis is carried out to generate a modified main stream, presenting the format of the original stream, and additional information of any format, comprising the digital information able to allow the reconstruction of said modified frames, then to separately transmit said modified main stream and said additional information thus generated during the distribution phase from a server to a destination device.
  • the method according to the invention can have different additional characteristics: • it is applied to streams conforming to the H.264 standard (or MPEG-4 part 10 or AVC or JVT).
  • the scrambling is carried out for a flow conforming to the H.264 standard by modifying the indication of the spatial prediction modes of the intra blocks of the I and / or SI frames.
  • scrambling is performed for I, P and B frames by modifying the value of the DC and AC coefficients calculated from the residuals of a prediction before entropy coding
  • scrambling is carried out for I, P and B frames by modifying the value of the DC and AC coefficients calculated from the residues of a prediction after entropy coding.
  • scrambling is performed for P and B frames by modifying the indication for macroblock partitions.
  • the scrambling is carried out by modifying the index of the reference images relating to the calculation of the motion vectors.
  • the scrambling generates a modified main flow of size or flow identical to the size or flow of the original flow, respectively.
  • a summary of a stream in nominal format is calculated on the recipient equipment as a function of said modified main stream and of said additional information.
  • the summary of the flow calculated on the recipient equipment produces a flow strictly identical to the original flow.
  • the additional information is encrypted with one or more elements known to the recipient user alone in order to prevent its use by a third-party user.
  • the additional information encrypted with one or more of the elements of the recipient user is temporarily stored in a secure or insecure memory (card, hard disk, removable disk, CD-ROM) in order to allow its use by the recipient user. in unconnected mode.
  • a secure or insecure memory card, hard disk, removable disk, CD-ROM
  • the invention also relates to a system for manufacturing a video stream for implementing the method according to one of the preceding claims, comprising at least one multimedia server containing the original video sequences and characterized in that it comprises a video stream analysis device, a device for separating the original video stream into a modified main stream and additional information in as a function of said analysis, at least one telecommunications network for the transmission and at least one device on the recipient equipment for the reconstruction of the video stream as a function of said modified main stream and of said additional information.
  • the present invention will be better understood on reading the description of a nonlimiting exemplary embodiment which follows, referring to the figure describing the overall architecture of a system for implementing the method according to the invention .
  • An H264 digital video stream (or JVT, AVC or MPEG 4 part 10) generally consists of sequences of images (or shots or frames (frames)), grouped into groups of images (a group of images being the set images between two successive images I).
  • An image can be of type I (Intra), P (Predictive), B (Bidirectional), SI (Switching Intra) or SP (Predictive Switching).
  • the images I are the reference images, they are coded independently of the other images and are therefore of large size and do not contain any information on the movement.
  • the images P and B are based on an “inter” prediction mode, that is to say relative to other images of the flow (use of “motion vectors”, exploitation of the temporal redundancies between the images ).
  • the images P are images predicted from images previously encoded (I or P) by vectors of movement in a single direction, called forward "forward”.
  • the images B are said to be bidirectional, they are linked to the I and / or P images preceding or following them by motion vectors in the two time directions (forward and backward or “backward”).
  • the motion vectors represent two-dimensional vectors used for motion compensation, which provide the difference in coordinates between a part of the current image and a part of the reference image.
  • the images SI and SP are images making it possible to pass from a coded stream at a given bit rate to the same stream of identical content coded at another bit rate. They are coded respectively as I or P images.
  • An image or a frame is made up of macroblocks, which can themselves be made up of blocks, containing elements describing the content of the video stream, for example the DC coefficients, originating from a frequency transformation DCT and relative to the fundamental, that is to say to the average value of the coefficients of a block, or then the coefficients AC, relative to the higher frequencies.
  • the AC coefficients are coded in "run” and "level", the “runs” being the number of zeros between two non-zero AC coefficients and the "levels", the value of the non-zero AC coefficients.
  • Each block is coded in associating with the DCT coefficients the motion vectors for inter prediction (P, B and SP blocks) or the prediction modes for intra prediction (I and SI blocks).
  • the analysis and scrambling module makes modifications (by permutation and / or substitution) of a subset of DCT coefficients. and intra prediction modes for example. These modifications introduce a visually perceptible degradation (scrambling) of the video sequence decoded from the modified stream.
  • scrambling is the modification of the Intra prediction modes of I images, by replacing the elements of the intra prediction modes (fields prev_intra4x4_pred_mode_flag, rem_intra4x4_pred_mode, intra_chroma_pred_mode) by random values (between 0 and 8 or 0 and 7) of so that the modified flow is always compatible with the H264 standard.
  • This modification of the flow causes a fairly significant visual degradation of the video.
  • the blocks calculated in the intra images no longer correspond to their true values.
  • the degradation propagates from blocks to blocks since each block is predicted from previously encoded / decoded blocks. We therefore obtain images with more degraded areas at the bottom right.
  • This characteristic of propagation of the degradation is used to optimize the deterioration of the image, so as to have a significant visual impact with a minimum of values to modify.
  • Another example of scrambling consists in modifying the values of the residues of each block of the I, P or B images, after calculation of an intra or inter prediction, calculation of the DCT and quantification, and before calculation of the entropy coding (CABAC ( Contex Adapted Binary Arithmetic Coder) or UVLC (Universal Variable Length Code) or CALVC (Contex Adapted Variable Length Code)).
  • CABAC Contex Adapted Binary Arithmetic Coder
  • UVLC Universal Variable Length Code
  • CALVC Contex Adapted Variable Length Code
  • CABAC ie Contex Adapted Binary Arithmetic Coder By modifying a single byte of the binary chain (at the beginning of the chain for example) the rest of the data is affected, and this modification then causes a desynchronization of the arithmetic decoder leading to erroneous decoded values.
  • the visual impact of the modification made is very strong, the original content of the image is completely destroyed.
  • the contexts of the arithmetic decoder and their updating are modified, and the values following the modification will be decoded with erroneous values.
  • the macroblocks have the possibility of being cut into blocks of different sizes and shapes to increase the precision of inter prediction.
  • One degrades the appearance of the flow by modifying the shape and / or the size of these blocks (fields mb_type and sub_mb_type of macroblocks of the slices (slices) P and B), while preserving the same number of blocks as that of the flow of origin (there will be as many (pairs of) motion vectors in the flow as there are blocks).
  • the motion vectors will then point to areas that do not correspond to the desired areas (larger and offset areas), thus causing visual inconsistencies.
  • This modification is done for example on the 4x8 and 8x4 sub partitions of the 8x8 blocks (sub_mb_type).
  • the visual deformation of the flow is increasing more and more at each image (P or B).
  • the fewer I frames in the video stream the more effective and efficient the scrambling (scrambled blocks transmitted by motion vectors).
  • the sub-block partitions represent the areas containing details. These are therefore more tangled than smooth areas, which makes visual impairments more effective.
  • Another scrambling variant is the modification of the reference images relating to the calculation of the motion vectors.
  • Motion vectors can reference areas located up to five reference images (I or P) previously or subsequently encoded. This involves modifying the index of the reference image so that the area pointed to by the motion vector is no longer consistent.
  • the modification of the quantization steps transmitted in the stream (pic_init_qp_minus26, slice_qp_delta, mb_qp_delta fields) is performed, so that the inverse quantization matrices used for decoding are erroneous, resulting in strong visual degradation.
  • Another way of altering the visual quality of the flow is the modification or substitution of the parameters for the configuration of the improvement filters (filters which reduce the block effect) during decoding.
  • Image enhancement filters are configured using data present in the slice header (slice_alpha_cO_offset_div2 and slice_beta_offset_div2 fields). By modifying these parameters, the appearance of the reconstituted flow is altered. The images thus obtained are modified compared to the original stream, but do not really confuse the video. Only the quality of the stream is affected, the content of the video remains largely visible, and this modification is used in combination with the modifications mentioned above.
  • Another example of application is the scrambling of video streams resulting from encoding with the. MPEG-4 part 2 Visual standard similar to the digital format described above.
  • the substitution of the residuals of the predicted DC and AC coefficients of the Intra blocks at the bitstream level directly with random values of the same size leads to visual inconsistencies.
  • the modification is carried out after the entropy encoder, which in this case is the Huffman entropy encoder.
  • the predicted macroblocks have the possibility of having different quantization steps, and during the reconstruction of the predicted values, they are scaled using these quantization steps. Changing the values of these quantization steps leads to visual deterioration on the flow.
  • the figure represents a particular preferred embodiment of the client-server system according to the invention.
  • the original stream (1) is directly in digital form or in analog form. In the latter case, the analog stream is converted by a DCT based coder and using prediction modes not shown in a digital format (2).
  • the H264 type video stream that one wishes to secure (2) is passed to an analysis and scrambling module (3) which will generate a modified main stream (5) in the format identical to the input stream (2 ) apart from that some of the coefficients have been replaced by values different from the original ones, and is stored in the server (6).
  • the additional information (4), of any format, is also placed in the server (6) and contains information relating to the elements of the images which have been modified, replaced, substituted or moved, and their values or locations in the stream. original.
  • the stream (5) in the format identical to the original stream is then transmitted, via a broadband network (9) of the radio type, cable, satellite, etc., to the user's terminal (8), and more precisely to his disc. hard (10).
  • the video stream (5) generated by the module scrambling (3) present on the hard disk (10) is passed to the synthesis system (13), via a read buffer memory (11), which does not modify it and transmits it identically to a display reader capable of decoding it (14) and its content, visually degraded by the scrambling module (3), is displayed on the display screen (15).
  • the video stream (5) generated by the scrambling module (3) is passed directly via a network (9) to the read buffer memory (11) then to the synthesis system (13). Either the server decides that the user (8) has the rights to correctly view the film.
  • the synthesis module (13) makes a viewing request to the server (6) containing the additional information necessary (4) for the reconstruction of the original video (2).
  • the server (6) then sends via the telecommunication network (7) of analog or digital telephone line type, DSL (Digital Subscriber Line) or BLR (Local Radio Loop), via DAB (Digital Audio Broadcasting) networks or via networks.
  • digital mobile telecommunications GSM, GPRS, UMTS
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS Global System for Mobile communications
  • UMTS digital mobile telecommunications
  • the synthesis module (13) then proceeds to reconstitute the original stream from the scrambled video stream which it reads in its reading buffer (11), modified fields of which it knows the positions as well as the original values are restored thanks to the content of the additional information read in the buffer memory (12) for jamming.
  • information (4) which is sent to the descrambling module is specific for each user and depends on their rights, for example single or multiple use, right to make one or more private copies, delay or advance payment.
  • the modified main stream (5) is passed directly via a network (9) to the read buffer memory (11) then to the synthesis module (13).
  • the modified main stream (5) is written (recorded) on a physical medium such as a CD-ROM, DVD, hard disk, flash memory card, etc.
  • the modified main stream (5) will then be read from the physical medium (9bis) by the disk drive (10bis) of the box (8) to be transmitted to the read buffer memory (11) then to the synthesis module (13) .
  • the additional information (4) is recorded on a physical medium (7bis) of credit card format, consisting of a chip card or a flash memory card.
  • This card (7bis) will be read by the module (12) of the device (8) which includes a card reader (7ter).
  • the card (7bis) contains the applications and the algorithms which will be executed by the synthesis system (13).
  • the device (8) is an autonomous, portable and mobile system.

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé et un système pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon un format de flux numérique basé sur une transformation DCT, constitué de trames (frames) comprenant des blocs de taille fixe ou variable, une partie des blocs au moins étant calculée à l'aide de prédiction temporelle et de prédiction spatiale optimisée à partir de blocs voisins, le mode de prédiction, le découpage en blocs et les paramètres de décodage et de filtrage pour l'affichage étant indiqués dans le flux binaire, caractérisé en ce que l'on procède, avant la transmission à l'équipement client, à une analyse du flux pour générer un flux principal modifié, présentant le format du flux original, et une information complémentaire d'un format quelconque, comportant les informations numériques aptes à permettre la reconstruction desdites trames modifiées, puis à transmettre séparément ledit flux principal modifié et ladite information complémentaire ainsi générés pendant la phase de distribution depuis un serveur vers un équipement destinataire.

Description

E BROUIL AGE, DESEMBROUILLAGE ET DISTRIBUTION SECURISEE DE SEQUENCES AUDIOVISUELLES ISSUES DE CODEURS VIDEOS BASES DCT
La présente invention se rapporte au domaine du traitement de séquences d'images encodees à l'aide de codeurs vidéos basés sur la transformation DCT {« Discret Cosine Transform » en anglais ou Transformation en Cosinus Discrète) et sur des techniques optimisées de prédiction spatiale et temporelle. On se propose dans la présente invention de fournir un procédé et un système permettant d'embrouiller visuellement une séquence vidéo et de recomposer (désembrouiller) son contenu original à partir d'un flux vidéo numérique obtenu par un encodage reposant sur une transformation DCT et sur des techniques de prédiction spatiale et temporelle pour le calcul des coefficients codant des éléments visuels. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif capable de transmettre de façon sécurisée un ensemble de flux vidéos de haute qualité visuelle vers un écran de visualisation type écran de télévision et/ou pour être enregistré sur le disque dur ou sur tout autre support d'enregistrement d'un boîtier reliant le réseau de télétransmission à l'écran de visualisation tel qu'un écran de télévision ou un moniteur d'ordinateur personnel, tout en préservant la qualité audiovisuelle mais en évitant toute utilisation frauduleuse comme la possibilité de faire des copies pirates de films ou de programmes audiovisuels enregistrés sur le disque dur ou tout autre support d'enregistrement du boîtier décodeur. L'invention concerne également un système client-serveur et le mécanisme de synchronisation entre le serveur qui fournit le flux permettant le visionnage du film vidéo numérique sécurisé, et le client qui lit et affiche le flux audiovisuel numérique. Avec les solutions actuelles, il est possible de transmettre des films et des programmes audiovisuels sous forme numérique via des réseaux de diffusion de type hertzien, câble, satellite, etc. ou via des réseaux de télécommunication type DSL (Digital Subscriber Line) ou BLR (boucle locale radio) ou via des réseaux DAB (Digital Audio Broadcasting) , etc. Par ailleurs, pour éviter le piratage des œuvres ainsi diffusées, ces dernières sont souvent cryptées ou brouillées par divers moyens bien connus de l' omme de l' ar . Parmi l'art antérieur concernant la distribution sécurisée de flux audiovisuels basée sur le principe client-serveur, le brevet US 2001/0053222 Al propose un procédé et un système pour la protection de flux vidéos encodés selon la norme MPEG- . Le flux audiovisuel est composé de plusieurs objets audio et vidéo, gérés par une composition scénique. Un des objets du flux vidéo est crypté à l'aide d'une clé générée en quatre étapes de cryptage et qui est renouvelée périodiquement. Les objets protégés sont les objets vidéos. L'objet crypté est multiplexe avec les autres objets et le flux entier est envoyé à l'utilisateur. Le flux MPEG-4 est recomposé sur l'équipement destinataire par le module de décryptage, qui reconstitue le flux vidéo original, à partir du flux vidéo crypté, et en régénérant la clé de cryptage à partir d' informations de cryptage envoyées au préalable et à partir d' informations contenues dans le flux crypté . Etant donné que tout le contenu protégé des objets vidéo se trouve dans le flux envoyé à l'utilisateur, une personne mal intentionnée qui retrouve les clés de cryptage pourra décrypter ce contenu protégé et le visualiser ou le diffuser. Cet art antérieur ne résout donc pas entièrement le problème de la sécurisation du flux vidéo. Dans l'optique de protéger un flux numérique contre le piratage, l'art antérieur connaît le document WO 0169354 A3 (MICROSOFT CORPORATION) qui porte sur la protection d'un produit numérique (software ou contenu audio ou vidéo) en le décomposant en au moins deux flux. Le premier flux est transmis à l'équipement client par un moyen physique comme un CD-ROM, une disquette, ou bien par téléchargement. Le deuxième flux est transformé de façon à n'être exploitable que par le poste client concerné, puis est transmis intégralement par le même procédé ou alors par un réseau de télécommunication à ce poste client. Le poste client recevant les deux flux peut modifier le premier flux en fonction d'une clé transmise par le Serveur, afin que ce premier flux soit compatible avec le deuxième flux reçu. Ces deux flux sont re-combinés ensemble afin de restituer un flux binaire modifié « en substance » équivalent au flux d'origine, mais différent en termes de configuration, et adéquat pour l'équipement client. Ainsi ce système assure que le flux à transmettre est adapté à l'appareil du client, et qu'il n'est utilisable que sur celui-ci. Ce document ne présente aucun exemple de réalisation technique du traitement effectué sur les deux flux. De plus, aucun format numérique vidéo ou audiovisuel n'est cité. Aussi, une séparation du flux en deux parties est effectuée, les deux parties sont modifiées avant d'être re-combinées ; toutefois la conformité avec le flux d' origine d' aucune des deux parties initialement séparées n'est décrite ni suggérée. Après reconstitution, le fichier restitué est modifié, opérationnellement différent, mais substantiellement identique au fichier d'origine, étant donné qu'il est adapté à l'équipement destinataire et uniquement pour cet équipement, c'est-à- dire que le flux reconstitué n'est pas strictement identique au flux original, et le procédé est donc avec perte. La protection utilisée est le cryptage avec des clefs, et donc toute l'information contenue initialement dans le flux d'origine reste à l'intérieur des deux composantes transmises à l'utilisateur. Les deux composantes cryptées sont envoyées intégralement par deux voies différentes et en deux étapes . Après réception des deux composantes cryptées, l'utilisateur se retrouve en possession de l'intégralité des éléments constituant le flux d'origine. Cette invention ne répond donc pas entièrement au problème de la sécurisation : en effet une personne mal intentionnée qui découvre les clefs de cryptage peut rentrer en possession du flux original, étant donné que tout le contenu du flux initial est présent dans les parties cryptées .
L' rt antérieur connaît également le document
XP000997705 (Thomas KUNKELMANN and Uwe HORN) qui traite de la protection de flux vidéo issus d'encodeurs vidéos à base de DCT. Afin de réduire les ressources pour le cryptage, ce document propose un procédé pour un cryptage partiel des données basé sur la propriété de partitionnement des données « data partitioning » (qui consiste à encoder différemment les parties les plus importantes du flux, tout en laissant les deux parties physiquement dans le même flux) . Le cryptage est effectué en utilisant les bits de remplissage « padding » et est appliqué sur les images I et les blocs intra des images P. Ce document décrit également un cryptage variable en débit. Les N premiers coefficients DCT sont sélectionnés et cryptés. En variant N, on joue sur le débit du flux protégé, et on gère ainsi les ressources pour le cryptage. Un cryptage est également effectué sur les vecteurs de mouvement. Un cryptage partiel et transparent est également décrit pour des flux se caractérisant par une scalabilité temporelle et spatiale. Le cryptage partiel est le cryptage appliqué à la couche de base ou aux premières couches d'amélioration. Ce document ne répond que partiellement au problème de la sécurité, car il propose des techniques de cryptage, bien connues par l'homme de l'art, qui permutent les données à l'intérieur du flux ou rajoutent des clés de cryptage, mais dans ce cas, toutes les données décrivant le flux numérique sont contenues à l'intérieur du flux envoyé à l'utilisateur. Aussi, crypter le flux vidéo entier provoque une augmentation importante de la taille du flux protégé (plus de 50%) . De plus, dans certaines configurations du cryptage, le rapport augmentation de taille/efficacité de la protection/ dégradation visuelle n'est pas optimal. Dans le document « Protecting VoD the Easier Way », Griwodz et al., Proceedings of the ACM Multimedia 98. MM' 98. Bristol, sept. 12-16, 1998, ACM, les auteurs décrivent un procédé de distribution de contenus multimédia protégés dont l'accès est contrôlé et la traçabilité assurée. Le flux initial est délibérément corrompu par une modification de certains octets au sein du flux, ces octets étant choisis selon une loi prédéfinie et un signal permettant sa reconstruction n'est transmis au client qu'au moment de la visualisation du contenu. Ce signal, transmis sous forme cryptée, contient les octets lus dans le flux original avant leur corruption. Lorsqu'un client se connecte à un serveur et souhaite accéder à un contenu protégé en acceptant les conditions (paiement, souscription d'un abonnement), une connexion sécurisée point à point est établie entre le client et un serveur unicast. Une clé est d'abord communiquée au client : cette clé lui permettra de recalculer l'emplacement des octets corrompus au sein du flux protégé. Puis le signal contenant les octets originaux lui est envoyé après encryptage. En retrouvant la position des octets corrompus et en décryptant les informations contenues dans le signal, le flux original est ainsi reconstruit pendant la visualisation via un système de synchronisation entre le signal et le flux protégé. L'emplacement des octets corrompus étant calculés à partir d'une clé de décryptage, cette invention ne répond donc pas entièrement au problème de la sécurisation de contenu audiovisuels adressé par la présente invention. De plus, la conformité du flux protégé vis-à-vis du standard du flux original n'est pas assurée. Dans la demande de brevet FR 2 835 386 intitulée « Dispositif pour la diffusion sécurisée, l'accès conditionnel, la visualisation contrôlée, la copie privée et la gestion des droits de contenus audiovisuels de type MPEG-4 », l'invention décrite concerne des séquences vidéos encodees selon un format de flux nominal constitué de données qui représentent une succession de scènes audiovisuelles composées de plusieurs objets audiovisuels indépendants, hiérarchisés et organisés selon un script décrivant leurs relations spatiales (relation intra image) et temporelles (relations inter images) . Ce format est celui décrit par exemple dans la partie 2 du standard MPEG-4. L'invention consiste à modifier les informations décrivant les relations spatiales et temporelles entre les différents objets audiovisuels. Les flux sur lesquels sont appliquées les modifications sont de nature différente de celle des flux sur laquelle porte la présente invention.
Dans le document « A new video encryption technique based on modification of VLC tables, disarrangement of RLC indices, randomized bit-flipping, and randomized bit- insertion », Y.M. Chen and S.J. Wang, XP002276517, une méthode de protection d'un flux vidéo compressé est décrite qui repose principalement sur des modifications des codewords VLC. Elle est appliquée dans le cas de la vidéo naturelle encodée selon le standard MPEG-4 (MPEG-4 partie 2). L'idée de base est de permuter les noeuds des arbres de codages VLC qui permettent d'associer à chaque symbole un codeword : sans la connaissance de la manière dont les noeuds de l'arbre ont été permutés (codée selon 16 clés de permutation) , il est très difficile de reconstruire la séquence de symboles originale afin d'accéder à un contenu en clair. Afin d'améliorer la sécurité du procédé, les auteurs décrivent deux nouvelles opérations qui sont combinées avec la précédente : • certains bits des codewords peuvent être inversés, l'inversion étant signalée par la valeur d'un marqueur inséré dans le bitstream à une position déterminée par une clé : sans la clé permettant de localiser ce marqueur afin de savoir s'il faut ré-inverser ou non les bits d'un groupe de codewords, il sera difficile d'accéder à un contenu clair. • les symboles codés par VLC sont des indices RLC (Run Length Coding) : ces indices RLC subissent des réarrangements selon des règles prédéfinies et des sous- clés générées à partir d'une clé primaire longue de 16 octets.
La sécurité reposant intégralement sur le secret des clés de décryptage, cette invention ne répond donc pas entièrement au problème de sécurisation robuste de contenus audiovisuels adressé par la présente invention.
Le document XP 002276518 intitulé "Communication- friendly encryption of Multimedia", M. Wu and Y. Mao, le problème de la sécurisation des flux de données multimédia à l'aide d'algorithmes de cryptographie standards (permutation de bits, cryptage DES ou AES) tout en conservant la syntaxe du flux et en contrôlant l'augmentation de la taille du flux crypté est abordé. Les auteurs proposent 3 techniques . • le cryptage des parties d'un flux qui ne correspondent qu'aux données compressées «brutes» ; cette méthode induit une légère inflation du flux protégé et la conformité du flux n'est pas préservée. • les index des codewords VLC originaux sont cryptés et génèrent une nouvelle séquence de codewords VLC ; une inflation du flux est inévitable même si les auteurs proposent une solution pour la contrôler, un compromis entre la sécurité et l'augmentation devant alors être choisi. • une méthode de cryptage des plans de bits (permutations signées à l'aide de clés) permet d'être compatible avec des flux FGS (Fine Granularity Scalability) mais induit aussi une augmentation du débit du flux protégé.
La sécurité reposant intégralement sur le secret des clés de décryptage, cette invention ne répond donc pas entièrement au problème de sécurisation robuste de contenus audiovisuels adressé par la présente invention.
Dans l'article WA format-compliant configurable encryption framework for access control of video", W. Jen et al . , IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 16, no. 6, juin 2002, les auteurs décrivent deux méthodes pour protéger des flux audiovisuels, méthodes dont la principale propriété est de conserver la conformité des flux protégés par rapport au standard ou au format natifs . • la première méthode consiste à remplacer une série de codewords VLC (Variable Length Coding) par une autre série valide de codewords VLC, cette dernière étant générée à partir de la première selon une opération de cryptage symétrique (DES, AES) effectuée sur les index repérant la position de chaque codeword présent dans la table de décodage VLC. A partir des données cryptées et de la clé, les données originales peuvent être retrouvées en effectuant les opérations inverses de décryptages des inde . • la seconde méthode est basée sur des permutations aléatoires (shufflxng) de sous-ensembles de codewords tout en conservant, autant que possible la conformité du flux audiovisuel. De nouveau, la sécurité reposant intégralement sur le secret des clés de décryptage, cette invention ne répond donc pas entièrement au problème de sécurisation robuste de contenus audiovisuels adressé par la présente invention.
A l'inverse de la plupart de ces systèmes « classiques » de protection, le procédé conforme à l'invention est sans perte et assure un haut niveau de protection tout en réduisant le volume d'information nécessaire au décodage. La protection, réalisée de façon conforme à l'invention, est basée sur le principe de suppression et de remplacement de certaines informations codant le signal visuel original par une méthode quelconque, soit : substitution, modification, permutation ou déplacement de l'information. Cette protection est également basée sur la connaissance de la structure du flux binaire à la sortie de l'encodeur visuel basé sur une transformation DCT et une prédiction spatiale et temporelle. La présente invention concerne le principe général d'un procédé de sécurisation d'un flux audiovisuel. L'objectif est d'autoriser les services de vidéo à la demande et à la carte à travers tous les réseaux de diffusion et l'enregistrement local dans le boîtier décodeur numérique de l'usager, ainsi que la visualisation en direct des chaînes de télévision. La solution consiste à extraire et conserver en permanence à l'extérieur de l'habitation de l'usager, en fait dans le réseau de diffusion et de transmission, une partie du programme audiovisuel enregistré chez le client ou diffusé en direct, cette partie étant primordiale pour visualiser ledit programme audiovisuel sur un écran de télévision ou de type moniteur, mais étant d'un volume très faible par rapport au volume total du programme audiovisuel numérique enregistré chez l'usager ou reçu en temps réel. La partie manquante sera transmise via le réseau de diffusion ou de transmission au moment de la visualisation dudit programme audiovisuel . Le flux numérique étant séparé en deux parties, la plus grande partie du flux audiovisuel modifié, appelé «flux principal modifié» sera donc transmise via un réseau de diffusion classique alors que la partie manquante appelée «information complémentaire» sera envoyée à la demande via un réseau de télécommunication bande étroite comme les réseaux téléphoniques classiques ou les réseaux cellulaires de type GSM, GPRS ou UMTS ou en utilisant une petite partie d'un réseau de type DSL ou BLR, ou en utilisant un sous-ensemble de la bande passante partagée sur un réseau câblé, ou encore via un support physique comme une carte à mémoire ou tout autre support . Toutefois, les deux réseaux peuvent être confondus, tout en gardant les deux voies de transmission séparées. Le flux audiovisuel est reconstitué sur l'équipement' destinataire (décodeur) par un module de synthèse à partir du flux principal modifié et de l'information complémentaire . L' invention réalise un système de protection, comprenant un module d'analyse-embrouillage et désembrouillage basé sur un format numérique issu d'un encodage vidéo basé sur des transformations en DCT. Le module d'analyse et d'embrouillage proposé par l'invention repose sur la substitution par des « leurres » ou la modification d'une partie des coefficients issus de la transformation DCT et/ou indiquant les modes de prédictions spatiales et temporelles utilisés et/ou des coefficients résidus obtenus à l'aide des prédictions spatiales et temporelles avant ou après la transformation DCT. Le fait d'avoir enlevé et substitué une partie des données originales du flux vidéo initial lors de la génération du flux principal modifié ne permet pas la restitution dudit flux d'origine à partir des seules données dudit flux principal modifié. Se basant sur les caractéristiques des flux numériques basés sur la transformation DCT et sur la prédiction optimisée pour la compression d'éléments visuels, plusieurs variantes du procédé d'embrouillage sont mises en œuvre et sont illustrées avec des exemples de réalisation. L'invention selon son acception la plus générale concerne un procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon un format de flux numérique basé sur une transformation DCT, constitué de trames (frames) comprenant des blocs de taille fixe ou variable, une. partie des blocs au moins étant calculée à l'aide de prédiction temporelle et de prédiction spatiale optimisée à partir de blocs voisins, le mode de prédiction, le découpage en blocs et les paramètres de décodage et de filtrage pour l'affichage étant indiqués dans le flux binaire, caractérisé en ce que l'on procède, avant la transmission à l'équipement client, à une analyse du flux pour générer un flux principal modifié, présentant le format du flux original, et une information complémentaire d'un format quelconque, comportant les informations numériques aptes à permettre la reconstruction desdites trames modifiées, puis à transmettre séparément ledit flux principal modifié et ladite information complémentaire ainsi générés pendant la phase de distribution depuis un serveur vers un équipement destinataire. Le procédé selon l'invention peut présenter différentes caractéristiques additionnelles : • il est appliqué à des flux conformes à la norme H.264 (ou MPEG-4 partie 10 ou AVC ou JVT) . • l' embrouillage est effectué pour un flux conforme au standard H.264 en modifiant l'indication des modes de prédiction spatiale des blocs intra des trames I et/ou SI. • l' embrouillage est effectué pour les trames I, P et B en modifiant la valeur des coefficients DC et AC calculés à partir des résidus d'une prédiction avant le codage entropique • l' embrouillage est effectué pour les trames I, P et B en modifiant la valeur des coefficients DC et AC calculés à partir des résidus d'une prédiction après le codage entropique . • l' embrouillage est effectué pour les trames P et B en modifiant .l'indication pour les partitions de macroblocs . • l' embrouillage est effectué en modifiant l'index des images de référence relative au calcul des vecteurs de mouvement . • l' embrouillage est effectué en modifiant les pas de quantifications transmis dans le flux et utilisés pour le décodage. • l' embrouillage est effectué en modifiant les paramètres transmis dans le flux utilisés pour le décodage et pour le filtre d'amélioration. • l' mbrouillage est effectué par la modification dans le flux binaire des valeurs issues d'un encodage entropique, la valeur originale extraite étant remplacée par une valeur aléatoire ou calculée de même taille. • il est appliqué à des flux conformes à la norme MPEG-4 partie 2 Visual. • l' embrouillage est effectué en modifiant les coefficients DC et AC prédits des blocs Intra. • l' embrouillage est effectué en modifiant les pas de quantification transmis dans le flux utilisés pour le décodage et pour le filtre d'amélioration. • l' embrouillage génère un flux principal modifié de taille ou de débit identique respectivement à la taille ou au débit du flux original. • on calcule sur l'équipement destinataire une synthèse d'un flux au format nominal en fonction dudit flux principal modifié et de ladite information complémentaire . • . la synthèse du flux calculée sur l'équipement destinataire produit un flux strictement identique au flux original.
Selon un mode de réalisation, l'information complémentaire est cryptée avec un ou plusieurs éléments connus de l'utilisateur destinataire seul afin d'empêcher son utilisation par un utilisateur tiers.
Avantageusement, l'information complémentaire cryptée avec un ou plusieurs des éléments de l'utilisateur destinataire est stockée temporairement dans une mémoire sécurisée ou non (carte, disque dur, disque amovible, CD- ROM) afin de permettre son utilisation par l'utilisateur destinataire en mode non connecté.
L'invention concerne également un système pour la fabrication d'un flux vidéo pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant au moins un serveur multimédia contenant les séquences vidéos originales et caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'analyse du flux vidéo, un dispositif de séparation du flux vidéo original en un flux principal modifié et en une information complémentaire en fonction de ladite analyse, au moins un réseau de télécommunication pour la transmission et au moins un dispositif sur l'équipement destinataire pour la reconstruction du flux vidéo en fonction dudit flux principal modifié et de ladite information complémentaire. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple non limitatif de réalisation qui suit, se référant à la figure décrivant l'architecture d'ensemble d'un système pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. La protection des flux visuels décrite est élaborée en se basant sur la structure des flux binaires et leurs caractéristiques dues à l'encodage basé sur la transformation DCT et la prédiction optimisée d'éléments visuels. Nous illustrons le procédé à l'aide d'un exemple appliqué pour la protection de flux issus d'un encodeur H264. Un flux vidéo numérique H264 (ou JVT, AVC ou MPEG 4 partie 10) est généralement constitué de séquences d'images (ou plans ou frames (trames)), regroupées en groupes d'images (un groupe d'images étant l'ensemble des images comprises entre deux images I successives) . Une image peut être de type I (Intra) , P (Prédictive) , B (Bidirectionnelle) , SI (Switching Intra) ou SP (Switching Prédictive) . Les images I sont les images de référence, elles sont codées indépendamment des autres images et sont donc de taille élevée et ne contiennent pas d' information sur le mouvement. Une prédiction de type « intra » (relative uniquement à l'image elle-même et exploitant les redondances spatiales dans l'image) est utilisée pour en réduire la taille. Les images P et B quant à elles sont basées sur un mode de prédiction « inter », c'est-à-dire relatif à d'autres images du flux (utilisation de « vecteurs de mouvements », exploitation des redondances temporelles entre les images) . Les images P sont des images prédites à partir d'images précédemment encodees (I ou P) par des vecteurs de mouvements dans une seule direction, dite en avant « forward ». Les images B sont dites bidirectionnelles, elles sont liées aux images I et/ou P les précédant ou les suivant par des vecteurs de mouvements dans les deux directions temporelles (en avant et en arrière ou « backward ») . Les vecteurs de mouvements représentent des vecteurs bidimensionnels utilisés pour la compensation de mouvements, qui procurent la différence de coordonnées entre une partie de l'image courante et une partie de l'image de référence. Les images SI et SP sont des images permettant de passer d'un flux codé à un débit donné à un même flux de contenu identique codé à un autre débit. Elles sont codées respectivement comme des images I ou P. Une image ou une trame est constituée de macroblocs, pouvant eux-mêmes être constitués de blocs, contenant des éléments décrivant le contenu du flux vidéo, par exemple les coefficients DC, issus d'une transformation frequentielle DCT et relatifs au fondamental, c'est-à-dire à la valeur moyenne des coefficients d'un bloc, ou alors les coefficients AC, relatifs aux fréquences plus élevées. Les coefficients AC sont codés en « run » et « level », les « runs » étant le nombre de zéros entre deux coefficients AC non nuls et les « levels », la valeur des coefficients AC non nuls . Chaque bloc est codé en associant aux coefficients DCT les vecteurs de mouvement pour la prédiction inter (blocs P, B et SP) ou les modes de prédiction pour la prédiction intra (blocs I et SI) . Après une analyse de la structure d'un flux conforme au standard H264, le module d'analyse et d'embrouillage conforme à l'invention effectue des modifications (par permutation et/ou substitution) d'un sous-ensemble de coefficients DCT . et des modes de prédiction intra par exemple. Ces modifications introduisent une dégradation perceptible visuellement (embrouillage) de la séquence vidéo décodée à partir du flux modifié. En fonction de la manière dont est effectuée la modification des prédictions, il est possible de contrôler l'étendue spatiale et/ou temporelle de l' embrouillage, ainsi que l'intensité de la dégradation due à l' embrouillage. Un exemple d' embrouillage est la modification des modes de prédiction Intra des images I, par remplacement des éléments des modes de prédiction intra (champs prev_intra4x4_pred_mode_flag, rem_intra4x4_pred_mode, intra_chroma_pred_mode) par des valeurs aléatoires (comprises entre 0 et 8 ou 0 et 7) de manière, à ce que le flux modifié soit toujours compatible avec la norme H264. Cette modification du flux entraîne une dégradation visuelle de la vidéo assez importante. Les blocks calculés dans les images intra ne correspondent plus à leurs vraies valeurs. De plus, la dégradation se propage de blocks en blocs puisque chaque bloc est prédit à partir des blocs précédemment encodés/décodés . On obtient donc des images avec des zones plus dégradées en bas à droite. Cette caractéristique de propagation de la dégradation est utilisée pour optimiser la détérioration de l'image, de manière à avoir un impact visuel important avec un minimum de valeurs à modifier. Un autre exemple d' embrouillage consiste à modifier les valeurs des résidus de chaque bloc des images I, P ou B, après calcul d'une prédiction intra ou inter, calcul de la DCT et quantification, et avant calcul du codage entropique (CABAC (Contex Adapted Binary Arithmetic Coder) ou UVLC (Universal Variable Length Code) ou CALVC (Contex Adapted Variable Length Code) ) . On modifie les coefficients DC et les « run level » des coefficients AC sont remplacés par des valeurs aléatoires ou inversés. Avantageusement, cette modification est réalisée avec un décodage partiel du flux binaire. L'effet de dégradation visuelle obtenu est moins important que celui obtenu par modification des modes de prédiction Intra. En effet, les coefficients DC et AC ne représentent que des informations résiduelles (la part la plus importante de l'information étant codée par le mode de prédiction intra ou inter) . Toutefois, ce type de modification est surtout intéressant pour être utilisé en complément d'un changement des modes de prédiction intra : le résultat obtenu est une très forte dégradation visuelle. Avantageusement, on modifie directement les portions du flux binaire correspondant aux coefficients AC et DC après le codage arithmétique binaire adaptable au contexte
(CABAC i.e Contex Adapted Binary Arithmetic Coder). En modifiant un seul octet de la chaîne binaire (en début de chaîne par exemple) le reste des données est affecté, et cette modification entraîne alors une désynchronisation du décodeur arithmétique conduisant à des valeurs décodées erronées. L'impact visuel de la modification effectuée est très fort, le contenu original de l'image est complètement détruit. Suite à la modification d'un seul octet, voire de quelques bits correctement ciblés, afin de dégrader visuellement et de conserver la conformité du flux, par exemple ceux correspondant au coefficient AC d'un bloc situé en haut à gauche de l'image, on ne distingue plus rien de visuellement cohérent. En effet, les contextes du décodeur arithmétique et leur mise à jour s'en trouvent modifiés, et les valeurs suivant la modification seront décodées avec des valeurs erronées .
Avantageusement, on obtient un embrouillage visuel considérable par la modification des partitions de macroblocs dans les trames P ou B. Dans les images P ou B, les macroblocs ont la possibilité d'être découpés en blocs de différentes tailles et formes pour augmenter la précision de la prédiction inter. On dégrade l'apparence du flux en modifiant la forme et/ou la taille de ces blocs (champs mb_type et sub_mb_type des macroblocs des slices (tranches) P et B) , tout en conservant le même nombre de blocs que celui du flux d'origine (il y aura autant de (paires de) vecteurs de mouvements dans le flux que de blocs) . Les vecteurs de mouvements pointeront alors sur des zones ne correspondant pas aux zones souhaitées (zones plus grandes et décalées) provoquant ainsi des incohérences visuelles. Cette modification est effectuée par exemple sur les sous partitions 4x8 et 8x4 des blocks 8x8 (sub_mb_type) . La déformation visuelle du flux s'amplifie de plus en plus à chaque image (P ou B) . Moins il y a d'images I dans le flux vidéo, plus l' embrouillage et efficace (blocs embrouillés transmis par les vecteurs de mouvements) . De plus, dans la plupart des algorithmes de codage, les partitions en sous-blocs représentent les zones contenant des détails. Celles-ci sont donc plus embrouillées que les zones lisses, ce qui rend les dégradations visuelles plus efficaces . Une autre variante d'embrouillage est la modification des images de référence relatives au calcul des vecteurs de mouvement. Les vecteurs de mouvement peuvent référencer des zones situées jusqu'à cinq images de référence (I ou P) précédemment ou ultérieurement encodees. Il s'agit ici de modifier l'index de l'image de référence pour que la zone pointée par le vecteur de mouvements ne soit plus cohérente.
Avantageusement la modification des pas de quantification transmis dans le flux (champs pic_init_qp_minus26, slice_qp_delta, mb_qp_delta) , est effectuée, afin que les matrices de quantification inverse utilisées au décodage soient erronées, ayant pour résultat une forte dégradation visuelle.
Une autre manière d'altérer la qualité visuelle du flux est la modification ou la substitution des paramètres pour la configuration des filtres d'amélioration (filtres qui réduisent l'effet de blocs) lors du décodage. Les filtres d'amélioration de l'image sont paramétrés à l'aide de données présentes dans l'entête de slice (tranche) (champs slice_alpha_cO_offset_div2 et slice_beta_offset_div2) . En modifiant ces paramètres, on altère l'aspect du flux reconstitué. Les images ainsi obtenues sont modifiées par rapport au flux d'origine, mais n'embrouillent pas réellement la vidéo. Seule la qualité du flux en est affectée, le contenu de la vidéo reste largement visible, et cette modification est utilisée en combinaison avec les modifications citées auparavant .
Un autre exemple d'application est l' embrouillage de flux vidéo issu d'un encodage avec la . norme MPEG-4 partie 2 Visual similaire au format numérique décrit ci-dessus . La substitution des résidus des coefficients DC et AC prédits des blocs Intra au niveau du flux binaire directement avec des valeurs aléatoires de même taille entraîne des incohérences visuelles . Avantageusement, la modification est effectuée après l'encodeur entropique, qui dans ce cas est l'encodeur entropique de Huffman. De même, les macroblocs prédits ont la possibilité d'avoir différents pas de quantification, et lors de la reconstruction des valeurs prédites, elles sont mises à l'échelle à l'aide de ces pas de quantification. Modifier les valeurs de ces pas de quantification entraîne des détériorations visuelles sur le flux. De même, modifier les pas de quantification transmis au décodeur pour paramétrer le filtre d' amélioration provoque une détérioration de la qualité visuelle du flux. On comprendra mieux le principe d'embrouillage se basant sur ces différentes caractéristiques à l'aide de l'exemple non limitatif de réalisation préféré qui suit. Sur le dessin en annexe, la figure représente un mode de réalisation préféré particulier du système client- serveur conforme à l'invention. Le flux d'origine (1) est directement sous forme numérique ou sous forme analogique. Dans ce dernier cas, le flux analogique est converti par un codeur basé DCT et utilisant des modes de prédiction non représenté en un format numérique (2) . Le flux vidéo de type H264 que l'on souhaite sécuriser (2) est passé à un module d'analyse et d'embrouillage (3) qui va générer un flux principal modifié (5) au format identique au flux d'entrée (2) en dehors de ce que certains des coefficients ont été remplacés par des valeurs différentes de celles d'origine, et est stocké dans le serveur (6). L'information complémentaire (4) , de format quelconque, est également placée dans le serveur (6) et contient des informations relatives aux éléments des images qui ont été modifiés, remplacés, substitués ou déplacés, et à leurs valeurs ou emplacements dans le flux original . Le flux (5) au format identique au flux original est ensuite transmis, via un réseau haut débit (9) de type hertzien, câble, satellite, etc., au terminal de l'utilisateur (8), et plus précisément sur son disque dur (10) . Lorsque l'utilisateur (8) fait la demande de visionnage du film présent sur son disque dur (10) , deux éventualités sont possibles : soit l'utilisateur (8) ne possède pas tous les droits nécessaires pour voir le film, dans ce cas, le flux vidéo (5) généré par le module d'embrouillage (3) présent sur le disque dur (10) est passé au système de synthèse (13) , via une mémoire tampon de lecture (11) , qui ne le modifie pas et le transmet à l'identique à un lecteur afficheur capable de le décoder (14) et son contenu, dégradé visuellement par le module d'embrouillage (3), est affiché sur l'écran de visualisation (15) . Avantageusement, le flux vidéo (5) généré par le module d'embrouillage (3) est passé directement via un réseau (9) à la mémoire tampon de lecture (11) puis au système de synthèse (13) . Soit le serveur décide que l'utilisateur (8) possède les droits pour visualiser correctement le film. Dans ce cas, le module de synthèse (13) fait une demande de visionnage au serveur (6) contenant l'information complémentaire nécessaire (4) à la reconstitution de la vidéo originale (2) . Le serveur (6) envoie alors via le réseau de télécommunication (7) de type ligne téléphonique analogique ou numérique, DSL (Digital Subscriber Line) ou BLR (Boucle Locale Radio) , via des réseaux DAB (Digital Audio Broadcasting) ou via des réseaux de télécommunications mobiles numériques (GSM, GPRS, UMTS) , l'information complémentaire (4), permettant la reconstitution de la vidéo originale, de façon à ce que l'utilisateur (8) puisse la stocker dans une mémoire tampon (12) . Le module de synthèse (13) procède alors à la reconstitution du flux original à partir du flux vidéo embrouillé qu'il lit dans sa mémoire tampon de lecture (11) , des champs modifiés dont il connaît les positions ainsi que les valeurs d'origine sont restituées grâce au contenu de l'information complémentaire lue dans la mémoire tampon (12) de dése brouillage . L'information complémentaire (4) qui est envoyée au module de désembrouillage est spécifique pour chaque utilisateur et dépend de ses droits, par exemple l'utilisation unique ou multiple, droit de faire une ou plusieurs copies privées, retard ou anticipation de paiement . Avantageusement, le flux principal modifié (5) est passé directement via un réseau (9) à la mémoire tampon de lecture (11) puis au module de synthèse (13) . Avantageusement, le flux principal modifié (5) est inscrit (enregistré) sur un support physique comme un disque de type CD-ROM, DVD, disque dur, carte à mémoire flash, etc. (9bis) . Le flux principal modifié (5) sera ensuite lu depuis le support physique (9bis) par le lecteur de disque (lObis) du boîtier (8) pour être transmis à la mémoire tampon de lecture (11) puis au module de synthèse (13) . Avantageusement, l'information complémentaire (4) est enregistrée sur un support physique (7bis) de format carte de crédit, constitué par une carte à puce ou une carte à mémoire flash. Cette carte (7bis) sera lue par le module (12) du dispositif (8) qui comprend un lecteur de carte (7ter) . Avantageusement, la carte (7bis) contient les applications et les algorithmes qui seront exécutés par le système de synthèse (13) . Avantageusement, le dispositif (8) est un système autonome, portable et mobile.

Claims

REVENDICATIONS
1 — Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon un format de flux numérique basé sur une transformation DCT, constitué de trames (frames) comprenant des blocs de taille fixe ou variable, une partie des blocs au moins étant calculée à l'aide de prédiction temporelle et de prédiction spatiale optimisée à partir de blocs voisins, le mode de prédiction, le découpage en blocs et les paramètres de décodage et de filtrage pour l'affichage étant indiqués dans le flux binaire, caractérisé en ce que l'on procède, avant la transmission à l'équipement client, à une analyse du flux pour générer un flux principal modifié, présentant le format du flux original, et une information complémentaire d'un format quelconque, comportant les informations numériques aptes à permettre la reconstruction desdites trames modifiées, puis à transmettre séparément ledit flux principal modifié et ladite information complémentaire ainsi générés pendant la phase de distribution depuis un serveur vers un équipement destinataire.
2. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à des flux conforme à l'une des normes H.264, MPEG-4 partie 10, ou AVC, ou JVT) .
3. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué pour un flux conforme au standard H.264 en modifiant l'indication des modes de prédiction spatiale des blocs intra des trames I et/ou SI.
4. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué pour les trames I, P et B en modifiant la valeur des coefficients DC et AC calculés à partir des résidus d'une prédiction avant le codage entropique.
5. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué pour les trames I, P et B en modifiant la valeur des coefficients DC et AC calculés à partir des résidus d'une prédiction après le codage entropique.
6. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué pour les trames P et B en modifiant l'indication pour les partitions de macroblocs .
7. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué en modifiant l'index des images de référence relative au calcul des vecteurs de mouvement.
8. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué en modifiant les pas de quantifications transmis dans le flux et utilisés pour le décodage.
9. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué en modifiant les paramètres transmis dans le flux utilisés pour le décodage et pour le filtre d'amélioration.
10. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 1 ' embrouillage est effectué par la modification dans le flux binaire des valeurs issues d'un encodage entropique, la valeur originale extraite étant remplacée par une valeur aléatoire ou calculée de même taille.
11. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à des flux conformes à la norme MPEG-4 partie 2 visual.
12. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon la revendication 11, caractérisé en ce l' embrouillage est effectué en modifiant les coefficients DC et AC prédits des blocs Intra.
13. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon la revendication 11, caractérisé en ce que l' embrouillage est effectué en modifiant les pas de quantification transmis dans le flux utilisés pour le décodage et pour le filtre d'amélioration.
14. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences vidéos selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l' embrouillage génère un flux principal modifié de taille ou de débit identique respectivement à la taille ou au débit du flux original.
15. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences audiovisuelles selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on calcule sur l'équipement destinataire une synthèse d'un flux au format nominal en fonction dudit flux principal modifié et de ladite information complémentaire .
16. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences audiovisuelles selon la revendication 15, caractérisé en ce que la synthèse du flux calculée sur l'équipement destinataire produit un flux strictement identique au flux original.
17. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences audiovisuelles selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'information complémentaire est cryptée avec un ou plusieurs éléments connus de l'utilisateur destinataire seul afin d'empêcher son utilisation par un utilisateur tiers.
18. Procédé pour la distribution sécurisée de séquences audiovisuelles selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'information complémentaire cryptée avec un ou plusieurs des éléments de l'utilisateur destinataire est stockée temporairement dans une mémoire sécurisée ou non (carte, disque dur, disque amovible, CD- ROM) afin de permettre son utilisation par l'utilisateur destinataire en mode non connecté.
19. Système pour la fabrication d'un flux vidéo pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant au moins un serveur multimédia contenant les séquences vidéos originales et caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'analyse du flux vidéo, un dispositif de séparation du flux vidéo original en un flux principal modifié et en une information complémentaire en fonction de ladite analyse, au moins un réseau de télécommunication pour la transmission et au moins un dispositif sur l'équipement destinataire pour la reconstruction du flux vidéo en fonction dudit flux principal modifié et de ladite information complémentaire.
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