FR2656488A1

FR2656488A1 - Procede de brouillage de signaux de son, et recepteur d'emissions ainsi brouillees.

Info

Publication number: FR2656488A1
Application number: FR8917084A
Authority: FR
Inventors: Diehl Eric; Hamon Joel; Leduc Michel
Original assignee: EUROP RECH ELECTR LAB
Current assignee: EUROP RECH ELECTR LAB
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1991-06-28
Anticipated expiration: 2009-12-22
Also published as: FR2656488B1

Abstract

Procédé de brouillage de signaux sonores (10). A chaque instant on superpose au signal sonore un signal perturbateur (12) à fréquence déterminée et audible. La fréquence du signal perturbateur (12) est de préférence variable de façon aléatoire. Pour désembrouiller le signal (13) brouillé, chaque récepteur comprend un filtre qui élimine du signal sonore, à chaque instant, le signal perturbateur.

Description

PROCEDE DE BROUILLAGE DE SIGNAUX
DE SON, ET RéCEPTEUR D'EMISSIONS
AINSI BROUILLES
L'invention est relative à un procédé de brouillage de signaux de son, notamment pour les systèmes d'émissions à péage. Elle concerne aussi un récepteur d'émissions ainsi brouillées .

Les émissions de télévision à péage se développent de plus en plus. On s'est attaché jusqu a présent à faire porter 11 efficacité du brouillage sur le signal vidéo. Par contre le brouillage du son accompagnant les images n'est pas, jusqu 'à présent, d'une grande efficacité, c'est-à-dire que la difficulté, pour une personne non autorisée, à réaliser le désembrouillage n'est pas tres grande.

L'invention vise à fournir un procédé de brouillage de sons, notamment accompagnant des images de télévision, qui soit efficace sans cependant être d'une grande complexité. En particulier il est préférable que le brouillage soit tel que les moyens de désembroufflage qui doivent équiper les récepteurs puissent être fabriqués à faible coût.

L'invention est caractérisée en ce qu'au signal de son est superposé, à chaque instant, un signal perturbateur de fréquence déterminée audible, de préférence d'une amplitude supérieure à l'amplitude du signal utile et avantageusement variable.

A la réception, en l'absence de désembrouillage, la fréquence perturbatrice rend le signal sonore d'une écoute désagréable et peut dénaturer complètement ce signal. Pour le désembrouillage à la réception on prévoit un filtre qui élimine la fréquence perturbatrice.

Ce filtre élimine aussi le signal sonore qui se trouve à cette fréquence perturbatrice. Mais on a constaté que cette élimination n'altérait pas la qualité du signal sonore restitué.

Si la fréquence perturbatrice est variable on prévoit, à la réception, un générateur commandant la fréquence de rejet du filtre de façon qu'elle suive les variations de la fréquence perturbatrice à l'émission. Pour réaliser cette commande de la fréquence de rejet on peut utiliser les moyens habituels auxquels on fait appel dans les systèmes de télévision à péage.

Par exemple dans le système de télévision de type MAC-PAQUET, les paquets de données numériques contiennent des mots de commande CW qui varient périodiquement et représentent la fréquence perturbatrice. Ces mots de commande sont, à la réception, convertis à laide d'un microprocesseur.

Dans une réalisation le décodeur de réception comprend un filtre à capacité commutée qui comporte, de façon en soi connue, un amplificateur opérationnel associé à un circuit RC. La fonction résistance R de ce circuit est simulée par un condensateur et un interrupteur commandé à une fréquence choisie. Pour faire varier la fréquence qu'élimine ce filtre on fait varier le paramètre R, c'est-à-dire ladite fréquence à laquelle est commandé l'interrupteur.

L'amplitude de la fréquence perturbatrice est de préférence supérieure d'environ 10 à 15 décibels à l'amplitude du signal sonore utile. Dans une réalisation on asservit l'amplitude de la fréquence perturbatrice à l'amplitude du signal sonore utile.

Lorsqu'on fait varier rapidement la fréquence perturbatrice il peut arriver qu'à la réception la fréquence du filtre, notamment à capacité commutée, ne puisse suivre les variations de Ia fréquence perturbatrice. Il pourrait alors en résulter à la réception, après désembrouillage, des parasites audibles. Pour remédier à cet inconvénient dans une réalisation, lors du changement de fréquence perturbatrice à l'émission on diminue progressivement l'amplitude de la fréquence qui va disparaître et on augmente progressivement l'amplitude de la nouvelle fréquence perturbatrice.

Dans un exemple on fait varier la fréquence perturbatrice aux alentours de 1 KHz. Si cette fréquence varie entre 1 et 2 KHz une personne non autorisée devra, pour éliminer la perturbation, éliminer toutes les fréquences comprises entre 1 et 2 KHz, ce qui dénaturera quasi complètement le signal sonore.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma d'un codeur ou brouilleur selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma d'un décodeur et,
- la figure 3 est un schéma d'un filtre du décodeur de la figure 2.

On va d'abord décrire en relation avec la figure 1 un codeur de signal sonore. Ce codeur est par exemple installé chez un diffuseur d'émissions de télévision à péage. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à cette application; elle concerne aussi la diffusion d'émissions purement radiophoniques.

Ce codeur comprend un additionneur 11 qui, sur une première entrée lil, reçoit le signal audio 10 non brouillé et, sur une seconde entrée 112, reçoit un signal perturbateur 12 dont la fréquence est, à chaque instant, bien déterminée et se situe dans le domaine des fréquences audibles.

Ainsi à la sortie 113 de l'additionneur 11 est délivré un signal 13 formé du signal audio 10 auquel est superposé le signal perturbateur 12.

Il est préférable que l'amplitude du signal perturbateur 12 soit supérieure, par exemple de 10 à 15 décibels, à l'amplitude du signal 10. Il est également préférable que la fréquence du signal 12 varie, soit de façon continuelle, soit de temps en temps avec une périodicité fixe ou aléatoire.

Pour permettre cette variation de fréquence on prévoit un générateur 14 avec une entrée 141 commandée par un processeur 15, notamment un microprocesseur, comprenant des entrées 151, 152 qui reçoivent un mot de commande CW représentant la fréquence désirée en sortie 142 du générateur de fréquence 14. La loi de transformation du mot de commande CW en une fréquence constitue un codage qui augmente la difficulté de la fraude à la réception.

La sortie 142 du générateur 14 est reliée à l'entrée 112 de I'additionneur 11 par l'intermédiaire d'un atténuateur ou un amplificateur 16 à gain variable dont le gain est commandé par le microprocesseur 15 grâce à une liaison entre une sortie 154 du microprocesseur 15 et une entrée 161 de l'atténuateur ou amplificateur une entrée 161 amplificateur 16.

La commande du gain de l'atténuateur 16 est telle que, lors du changement de fréquence du signal perturbateur 12, l'amplitude du signal qu'on fait disparaître diminue progressivement tandis que l'amplitude du nouveau signal augmente progressivement. Cette disposition évite des parasites audibles à la réception.

La fréquence du signal 12 est par exemple comprise entre 1 et 2 KHz. De façon générale il suffit que ce signal 12 produise une perturbation audible du signal sonore 10.

La figure 2 représente la partie d'un récepteur de télévision ou de radio destiné à recevoir le signal embrouillé 13.

Ce récepteur comprend un filtre 20 destiné à éliminer la fréquence perturbatrice. Ce filtre 20 est de préférence du type à capacité commutée. Un filtre de ce type sera décrit plus loin en relation avec la figure 3.

Le filtre 20 comporte, en plus d'une entrée 201 pour recevoir le signal brouillé 13 et d'une sortie 202 qui délivre le signal sonore 10, une entrée de commande 203 pour faire varier la fréquence que rejette le filtre. La fréquence est commandée de la même manière que la fréquence du signal perturbateur 12 à l'émission.

Pour réaliser cette commande on prévoit un processeur 21, notamment un microprocesseur, avec des entrées 211 et 212 recevant le mot de commande CW qui représente, sous forme codée, la fréquence perturbatrice. Ce mot de commande CW est par exemple transmis avec le signal audio. Si on a affaire à une émission de télévision qui émet des signaux selon la norme
MAC-PAQUET, le mot de commande CW est transmis avec un paquet de données numériques.

Les données fournies par le microprocesseur sont transmises par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique 22 à l'entrée 231 d'un oscillateur 23 commandé par la tension dont la sortie est connectée à l'entrée 203 du filtre 20. Comme on le verra ci-dessous la fréquence du signal fourni par I'oscillateur 23 représente la fréquence de rejet du filtre 20 à capacité commutée.

Dans l'exemple représenté sur la figure 3 ce filtre 20 comporte un amplificateur opérationnel 25 dont la sortie est connectée à la sortie 202 du filtre. L'entrée inverseuse (-) 25 de l'amplificateur opérationnel 25 est reliée à la sortie 22 par l'intermédiaire d'un condensateur 26 de capacité C2. Cette entrée inverseuse 251 est également connectée à un contact 27 d'un commutateur 28 dont le contact central 29 est relié à la masse par l'intermédiaire d'un autre condensateur 30. Le second plot 31 du commutateur 28 est relié à l'entrée 201 recevant un signal Vin.

L'entrée 252 non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel (25) est connectée à la masse.

Le commutateur 28 relie soit le contact 29 au contact 27 soit le contact 29 au contact 31. La position du commutateur 28 oscille de l'une de ces positions à l'autre au rythme de la fréquence imposée par l'oscillateur 23.

L'intérêt d'un filtre à capacité commutée réside surtout dans le fait que la fréquence de rejet est déterminée avec précision par la fréquence de commande de l'oscillateur 23 et par le rapport entre les capacités C1 et C2 des condensateurs 30 et 26. En outre un tel filtre peut être réalisé sous forme de circuit intégré. On utilisera par exemple le filtre de référence
LTC 1064 de la Société LINEAR TECHNOLOGY CORP. ou celui de référence TSG 8513 de la Société SGS THOMSON.

On rappelle ici le fonctionnement d'un tel filtre : le réseau constitué par l'interrupteur 28 et le condensateur 30 simule une résistance.

Lorsque le commutateur 28 relie le contact 29 au contact 31 le condensateur 30 se charge. Lorsque le commutateur 28 est dans la position où il relie le contact 29 au contact 27, la charge du condensateur 30 est transférée au noeud 32 connecté à l'entrée 251 de l'amplificateur opérationnel 25 et donc au condensateur 26.

Pour chaque cycle de ltoscillateur 23 la charge Q du condensateur 30 est
Q = C1 Vin.

L'intensité du courant moyen transféré à la jonction 32 est donc
I = Q EC = C1 Vin Fc, FC étant la fréquence de l'oscillateur 23.

L'intensité I étant proportionnelle à Vin l'effet du commutateur 28 et du condensateur 30 est donc le même que celui d'une résistance de valeur
~ vin ~ 1
R - Vin 1
I CîFC
La pulsation caractéristique du filtre 20 est donc

On sait que le rapport C1/C2 entre les capacités de deux condensateurs intégrés peut être contrôlé avec précision.

On voit ainsi que c'est la seule fréquence FC de l'oscillateur 23 qui détermine la fréquence de rejet du filtre 20.

I1 est également à noter qu'il n'est pas nécessaire de commander l'atténuation du filtre pour tenir compte de l'effet de l'atténuateur 16 à l'émission car cet effet d'atténuation est pris automatiquement en compte dans le signal 13 lui-même.

Le signal fourni par l'oscillateur 23 peut perturber le signal de sortie du filtre. Pour minimiser cette perturbation il est préférable que le rapport entre la fréquence du signal de l'oscillateur 23 et la fréquence du filtre 20 soit le plus grand possible. Dans une réalisation préférée le rapport entre la fréquence de l'oscillateur 23 et la fréquence du filtre (ctest-à-dire la fréquence perturbatrice) est compris entre 28 et 200.

Egalement pour minimiser l'effet négatif de la fréquence de l'oscillateur 23 il est avantageux de prévoir un filtre anti-repliement avant le filtre 20. On peut aussi équiper la décodeur, après la sortie du filtre 20, d'un filtre qui élimine la fréquence de l'oscillateur 23.

Dans une réalisation le signal 12 est sinusoïdal.

La variation de la fréquence perturbatrice 12 peut s'effectuer de façon continue, la fréquence pouvant prendre n'importe quelle valeur dans une gamme de fréquences audibles.

Cette fréquence peut aussi prendre un nombre déterminé, limité, de valeurs. Ce nombre est par exemple égal à quatre.

Dans une variante on prévoit de superposer deux (ou davantage) fréquences perturbatrices au signal audio 10. Il est alors préférable que les valeurs et les variations de ces fréquences perturbatrices n aient pas de relation entre elles.

Dans ce cas, à la réception, on prévoit par exemple deux ou plusieurs filtres en cascade ou un filtre capable de rejeter simultanément les fréquences perturbatrices.

On notera que, bien qu'à la réception on rejette des fréquences déterminées utiles, il n'en demeure pas moins que la qualité du signal sonore reçue n' est pas ressentie par l'auditeur comme étant altérée.

Claims

REVENDICATIONS

1. Récepteur de signaux sonores, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre (20) pour éliminer du signal sonore, à chaque instant, un signal (12) à fréquence déterminée audible.

2. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (21, 22, 23) pour faire varier la fréquence de rejet du filtre (20).

3. Récepteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le filtre est du type à capacité commutée dont la fréquence de rejet est déterminée par la fréquence d'un oscillateur (23) de commande.

4. Récepteur selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la fréquence de l'oscffiateur de commande (23) dépend d'une information (CW) transmise avec le signal sonore.

5. Récepteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la fréquence (fez ) de l'oscillateur de commande (23) est sensiblement plus importante que la fréquence à rejeter.

6. Récepteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fréquence de commande est supérieure de 28 à 200 fois à la fréquence rejetée.

7. Procédé de brouillage d'émissions de signaux sonores (10), caractérisé en ce qu'à chaque instant on superpose au signal sonore un signal perturbateur (12) à fréquence déterminée et audible.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on fait varier la fréquence du signal perturbateur (12).

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'amplitude du signal perturbateur (12) est supérieure à l'amplitude du signal utile (10).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'amplitude du signal perturbateur (12) est supérieure de 10 à 15 décibels à l'amplitude du signal utile (10).

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications è à 10, caractérisé en ce qu'on asservit l'amplitude du signal perturbateur à l'amplitude du signal utile (10).

12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lors de la transition d'une fréquence perturbatrice à une autre, on diminue progressivement l'amplitude de la fréquence perturbatrice ancienne et on augmente progressivement l'amplitude de la fréquence perturbatrice nouvelle.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le signal audio accompagne un signal vidéo.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le brouillage du signal sonore s'effectue sous la commande du même mot numérique que celui utilisé pour commander le brouillage du signal vidéo.