Cet appareil nettoie et régénère le signal de sortie des lecteurs de disques optiques (communément appelés “lecteurs de DVD”).
Il permet un parfait visionnage de tous les disques audiovisuels, y compris ceux affublés de systèmes de protection contre la copie pirate et, de ce fait, affectés de perturbations plus ou moins accentuées. Il agit de la même manière pour les signaux sur cassettes vidéo. Bien entendu, il ne doit être utilisé que dans le cadre de la loi.
Les fournisseurs de produits audiovisuels sur cassette vidéo ou DVD ont mis en oeuvre des procédés de protection contre la copie abusive, mais ceux-ci dégradent également la vision normale et licite du produit. Les techniques adoptées introduisent des interférences que les magnétoscopes ou les lecteurs de DVD ne réussissent parfois pas à supprimer.
Voilà bien un paradoxe, un de ceux dont notre monde postmoderne a le secret : l’usager payant “plein pot” une cassette ou un DVD qu’il visionne en famille sans en faire la moindre copie, même de sauvegarde, doit supporter les désagréments normalement destinés à gêner (car au fond ils n’empêchent rien) les pirates numériques.
Dans l’attente de méthodes de protection ne lésant pas le “visionneur” honnête, la seule solution pour goûter correctement un film en cassette ou en DVD, sans avoir à changer son matériel de lecture, consiste à insérer avant la prise péritel (SCART) de son téléviseur ou de son magnétoscope, un filtre en mesure de restaurer le signal vidéo et d’en permettre un parfait visionnage.
Notre montage
Cet article vous propose justement la réalisation d’un dispositif de ce type, un filtre numérique régénérant la composante vidéo et restituant un signal débarrassé de toute perturbation, bien visible sur n’importe quel téléviseur et enregistrable sur n’importe quel magnétoscope à cassettes.
Ce montage, consacré à la lecture sereine des films en DVD, fonctionne par échantillonnage du signal d’entrée, extraction des composantes significatives et par suite régénération d’un autre signal composite dans lequel les synchronismes sont synthétisés et par conséquent débarrassés des altérations introduites par les systèmes de protection.
Entre autres avantages, notre appareil travaille (c’est-à-dire reconstruit les synchronismes et les parties du signal vidéo) seulement quand il détecte des perturbations : dans le cas contraire, le signal vidéo transite par l’appareil sans aucune intervention de celui-ci.
Le fonctionnement
Avant de passer à l’examen du schéma électrique, expliquons dans les grandes lignes comment le filtre travaille, ledit schéma n’en sera ensuite que plus compréhensible. A la différence de beaucoup de dispositifs du commerce, le nôtre ne coupe pas les premières lignes de chaque image : ainsi, on a la garantie qu’aucune information éventuelle concernant la télé-vidéo n’aura été éliminée. Il est en outre capable de détecter la présence de la composante de protection et de faire en conséquence : si le signal entrant n’est pas protégé, il se déconnecte (il devient “transparent”) et, au moyen d’interrupteurs CMOS, transfère la composante vidéo directement de l’entrée vers la sortie. Si, en revanche, il détecte un code de protection, il se connecte et élabore le signal restauré.
Parmi les fonctions installées, il a été prévu un indicateur de niveau permettant de visualiser le niveau de bruit dû à la protection. Une LED indique aussi (en s’allumant) que l’oeuvre audiovisuelle qu’on est en train de regarder est codée et donc que le filtre est en fonction.
Mais, si les détails vous intéressent, il est temps maintenant de jeter un coup d’oeil au schéma électrique.
Copier un DVD est illégal… mais obtenir un signal vidéo “propre” est un droit !
Vous savez sans doute tous que la duplication d’un DVD (comme, d’ailleurs, celle d’un CD, d’une cassette audio ou vidéo) est absolument illégale. Malgré cela, les copies pirates sont toujours plus nombreuses dans le monde. C’est pourquoi les producteurs de disques et de cinéma étudient sans cesse des systèmes anti-copie afin de sauvegarder leur intérêt commercial. Dans le domaine du DVD, il existe quatre formes de protection contre les copies :
1) CGMS
Chaque disque contient des informations supplémentaires indiquant si le contenu peut ou non être dupliqué.
C’est un système conçu pour empêcher les copies en série ou les copies des copies. L’information CGMS est incorporée au signal de sortie vidéo. Pour que le CGMS puisse fonctionner, l’appareil créant la copie doit reconnaître et respecter le CGMS. Le standard analogique (CGMS/A) code les données sur ligne 21 NTSC (dans le service XDS).
Le standard numérique (CGMS/D) est appliqué aux connexions numériques comme IEEE 1394/FireWire.
2) Content Scrambling System (CSS)
Le “Content Scrambling System” (CSS) est un schéma de cryptage et d’authentification des données prévu pour éviter la copie des “files” (fichiers) vidéo directement à partir du disque. Le CSS a été développé principalement par MATSUSHITA et TOSHIBA. A chaque licencié du CSS est attribuée une clé parmi un “set” principal de 400 clés mémorisées sur chaque disque crypté avec CSS. Cela permet d’annuler une licence en ôtant la clé correspondante des futurs disques. L’algorithme de décryptage CSS échange les clés avec le “drive”, de manière à produire une clé de cryptage qui est ensuite utilisée pour confondre l’échange des clés du disque et du titre, nécessaires pour décrypter les données du disque. Les lecteurs de DVD ont des circuits CSS décryptant les données avant qu’elles soient décodées et visualisées.
Quant aux ordinateurs, le matériel et le logiciel de décodage DVD doivent inclure un module de décryptage CSS.
Tous les “drive” DVD-ROM ont un “firmware” (programme résidant en ROM) additionnel afin de remplacer les clés d’authentification et de décryptage par le module CSS dans le PC. Depuis le début 2000, les nouveaux lecteurs DVD-ROM doivent supporter la gestion des régions en union avec le CSS. Les constructeurs d’appareils utilisés pour visionner les DVD-vidéo (unités, puces de décodage, logiciels de décodage, platines vidéo, etc.) doivent demander une licence CSS. Il n’y a pas de coûts pour une licence CSS, mais il s’agit d’un processus très lent et il est donc conseillé, pour les intéressés, de les appliquer le plus tôt possible. A la fin 1997, les licences CSS ont finalement été concédées pour le décodage logiciel.
La licence est extrêmement restrictive et ce dans l’espoir de maintenir secrètes les clés de l’algorithme du CSS. Mais il n’est pas possible de maintenir secret longtemps ce qui est utilisé sur des millions de lecteurs dans le monde entier. En octobre 1999, l’algorithme CSS a été violé et diffusé sur Internet, ce qui a provoqué d’infinies controverses et batailles juridiques.
3) Digital Copy Protection System (DCPS)
Pour obtenir que les connexions numériques entre les éléments ne permettent pas de parfaites copies numériques, CEMA 5 a proposé des systèmes de protection numérique des copies. Le principal est le DTCP (“Digital Transmission Content Protection”), se basant sur IEEE 1394/FireWire mais pouvant être appliqué à d’autres protocoles. L’ébauche du système proposé (appelé 5C pour les 5 maisons l’ayant développé) a été faite par INTEL, SONY, HITACHI, MATSUSHITA et TOSHIBA en février 1998. SONY a distribué une puce DTCP mi 1999. Sous le DTCP, les dispositifs numériquement connectés, comme un lecteur DVD et un téléviseur ou un enregistreur vidéo numérique, on échange des clés et certificats d’authenticité afin d’établir un canal sécurisé. Le lecteur DVD crypte le signal audiovisuel codifié et l’envoie au dispositif de réception devant le décrypter. Cela interdit aux autres dispositifs connectés mais non authentifiés d’intercepter le signal. La sécurité peut être “rénovée” par un nouveau matériel (comme de nouveaux disques ou de nouvelles émissions) et par de nouveaux dispositifs contenant des clés mises à jour et listes de révocation (afin d’identifier les dispositifs non autorisés ou compromis).
Une proposition analogique, XCA (eXtended Conditional Access), de ZENITH et THOMSON, est semblable au DTCP mais fonctionne avec une interface numérique à une seule voie (comme le EIA-762 RF remodulateur standard) et utilise des cartes smart pour mettre à jour le système de sécurité.
D’autres propositions ont été faites par MRJ Technology, NDS et PHILIPS. Pour les cinq, le matériel est marqué par un “flag” (indicateur d’état) de type CGMS comme “librement copiable”, “copiable une fois”, “non copiable” et parfois “n’est plus copiable”. Les dispositifs numériques ne faisant pas autre chose que reproduire de l’audio et de la vidéo pourront recevoir toutes les données (étant donné qu’ils sont reconnus comme appareils de lecture seule). Les dispositifs d’enregistrement numérique sont en mesure de recevoir seulement les données marquées comme copiables et doivent changer le “flag” en “ne pas copier” ou “n’est plus copiable” si l’original est marqué “copiable une fois”. Le système numérique CPS est conçu pour la prochaine génération de téléviseurs numériques, récepteurs numériques et enregistreurs vidéo numériques. Il réclamera de nouveaux lecteurs DVD avec connecteurs numériques (comme dans les appareils DV).
4) Analog CPS
La copie sur cassette vidéo analogique est empêchée par un circuit de protection présent sur chaque lecteur. Le terme générique est APS (Analog Protection System). Même la platine vidéo d’un ordinateur avec sortie vidéo-composite ou S-vidéo (Y/C) doit utiliser l’APS.
Cette méthode de protection ajoute un signal “colorburst”, modulé rapidement (“Colorstripe”) avec impulsions dans le signal de synchronisme vertical (“AGC”), aux sorties vidéo-composites et S-vidéo. Cela confond les circuits du synchronisme et du niveau automatique d’enregistrement dans 95 % des magnétoscopes du commerce. Cependant, cela peut impliquer une dégradation de l’image, surtout avec des appareils anciens ou hors standard : ce type de protection peut se manifester sous forme de raies de couleur, distorsion, rotation, images en N/B et alternance de clairs/sombres. Cela provoque des problèmes à beaucoup de doubleurs de ligne. Les disques contiennent des “bits de régulation” indiquant au lecteur s’il doit ou non activer la protection contre l’ajout optionnel de raies colorées à 2 ou 4 lignes. Les régulations se produisent environ une fois par seconde, ce qui permet de paramétrer simplement quelle partie de la vidéo est protégée et laquelle ne l’est pas. Tout comme pour les cassettes vidéo, certains DVD sont protégés et d’autres ne le sont pas.
Comme on peut facilement le comprendre d’après les brèves explications précédentes, les trois premières méthodes de protection agissent de façon directe afin d’empêcher la copie du DVD et la dernière, “l’Analog CPS”, détériore le signal vidéo de sortie en utilisant la fonction de contrôle automatique de gain présente dans les magnétoscopes. Cela peut déterminer des variations de luminosité de l’image, même pendant la lecture.
C’est assurément une injustice !
Après avoir fait (voir les pubs sur le “Home” Cinéma, on devrait d’ailleurs dire “Home Movie” tant qu’à faire) dépenser des fortunes à l’usager pour l’acquisition de son “Home Theatre” avec DVD, Dolby surround et écran géant de 32 pouces, le signal vidéo visionné est finalement et tout de même détérioré par un système de protection censé décourager les “vidéopirates”… Flagrant délit d’absurdité : il nous sera plus avantageux de voir une vidéo diffusée par ces derniers car elle aura été débarrassée des protections qui gênent notre lecture et qui n’auront pas le moins du monde su gêner leur piratage !
Figure 1 : Notre filtre DVD.
La figure du haut montre les détails du signal de perturbation inséré par le système de protection : des pics très élevés de luminosité positionnés dans une zone normalement non visible de l’écran du téléviseur. En fait, il s’agit de signaux présents dans le synchronisme de cadre.
La seconde image montre, en revanche, le signal vidéo avant le filtre stabilisateur et après le passage par notre appareil. On remarque tout de suite que les pics de luminosité perturbant le signal vidéo ont été éliminés.
Le schéma électrique
Examinons le schéma électrique de la figure 2 dans ses principaux éléments.
Le circuit filtre le signal vidéo et le régénère grâce à un puissant XC9572XL, un CPLD (dispositif à logique programmable) élaborant les composantes du signal vidéo-composite prélevées sur un séparateur de synchronisme. Ce dernier (U5), un LM1881, extrait du signal vidéo quatre nouveaux signaux : un synchronisme composite (H+V) et le synchronisme vertical, le “burst” (éclatement) et une forme d’onde qui communique au processeur U6 la succession des lignes paires et impaires.
Le “burst” de chrominance extrait du LM1881 est prélevé sur la broche 5 et atteint la broche 36 de la puce XILINX où il est échantillonné, avec ensuite séparation du niveau du noir (amplitude maximum avant les impulsions de synchronisme) de la composante couleur proprement dite. Cette dernière est régénérée débarrassée de toutes les perturbations typiques de la protection, de telle sorte que le nouveau signal de chrominance apparaît débarrassé des pics que l’on apercevrait en examinant le signal vidéo-composite original avec un oscilloscope numérique.
Une autre opération accomplie par U6 consiste en l’élimination de la composante continue ajoutée à la chrominance et ensuite superposée en sortie au niveau du noir.
La puce XILINX travaille à une fréquence très élevée afin de garantir les meilleures prestations en matière de traitement des signaux vidéo. Le “clock” (horloge) est obtenu par un générateur externe à 24 MHz, un oscillateur à quartz alimenté par la ligne du 5 V, fournissant son signal à travers R26 (elle protège la broche 5 de U6, étant donné que l’oscillateur travaille à 5 V alors que U6 fonctionne sous 3,3 V). Le niveau du noir, correspondant à l’amplitude maximale du signal vidéo-composite, passe à travers le réseau U7, U2b et U3b : pour être précis, il est obtenu par abattement du signal vidéo proprement dit au moyen du filtre passe-bas R10/C10.
Le filtre permet d’obtenir une composante quasi continue dont l’amplitude est celle du noir. Quand le circuit est en fonction, la broche 26 de U6 pilote la 5 de l’interrupteur CMOS U2b avec un signal rectangulaire faisant commuter ce composant, de telle sorte qu’il s’ouvre et se ferme très rapidement.
Cela détermine de brefs instants durant lesquels la composante vidéo sortant du “buffer” (tampon) U7 passe par le filtre R10/C10. Une sorte d’échantillonnage permettant, justement, d’obtenir le niveau du noir. La tension qui en dérive traverse le “buffer” U3b, passe de sa broche 1 à l’entrée d’un autre interrupteur CMOS U2d. Pour la superposition de la chrominance régénérée, le circuit se fie à U2c, commandé à travers la broche 25 par le circuit intégré XILINX. Le signal vidéo ainsi reconstruit est envoyé par U2d (géré par la broche 27 de U6) à U8 (un amplificateur opérationnel rapide de type OPA353, en tout point identique à U7, monté en “buffer” d’entrée) configuré en mode non inverseur pour un gain en tension de 2. Cette amplification sert à compenser la perte due au fait que R23 et R24 (en parallèle pour faire 75 ohms) forment un pont avec l’impédance d’entrée du téléviseur ou du magnétoscope connecté à la sortie de notre appareil. Comme cette impédance est de 75 ohms, le pont divise l’amplitude par deux. Voici comment, en amplifiant deux fois et en divisant par deux, avec U8 on obtient une adaptation d’impédance sans altérer le niveau du signal, lequel reste au standard de 1 Vpp, comme cela s’impose pour des dispositifs travaillant avec des signaux vidéo-composites.
Figure 2 : Schéma électrique du filtre électronique.
Liste des composants
R1 = 150 Ω
R2 = 150 Ω
R3 = 47 kΩ
R4 = 47 kΩ
R5 = 680 kΩ
R6 = 220 Ω
R7 = 220 Ω
R8 = 2,2 kΩ
R9 = 330 Ω
R10 = 1,5 kΩ
R11 = 2,2 kΩ
R12 = 47 kΩ
R13 = 47 kΩ
R14 = 18 kΩ
R15 = 10 kΩ
R16 = 220 Ω
R17 = 2,2 kΩ
R18 = 2,7 kΩ
R19 = 47 kΩ
R20 = 47 kΩ
R21 = 1 kΩ
R22 = 1 kΩ
R23 = 150 Ω
R24 = 150 Ω
R25 = 3,3 kΩ
R26 = 100 Ω
R27 = 22 Ω 1/2 W
C1 = 100 nF
C2 = 10 μF 63 V électro.
C3 = 10 μF 63 V électro.
C4 = 100 nF
C5 = 100 nF
C6 = 100 nF
C7 = 100 nF
C8 = 100 pF céramique
C9 = 100 nF 63 V polyester
C10 = 100 nF
C11 = 22 μF 35 V électro.
C12 = 22 μF 35 V électro.
C13 = 47 μF 25 V électro.
C14 = 100 nF
C15 = 220 μF 50 V électro.
C16 = 10 μF 36 V électro.
C17 = 100 nF
C18 = 220 μF 50 V électro.
C19 = 100 nF
C20 = 100 nF
C21 = 220 μF 50 V électro.
C22 = 100 nF
C23 = 470 μF 25 V électro.
C24 = 47 μF 25 V électro.
C25 = 100 nF
D1 = 1N4148
D2 = 1N4148
D3 = 1N4148
D4 = 1N4007
DZ1 = 3,3 V 1 W
LD1 = LED verte 3 mm
LD2 = LED rouge 3 mm
T1 = BC547
T2 = BC547
U1 = 7805
U2 = 4066
U3 = LM358
U4 = Oscillateur 24 MHz
U5 = LM1881
U6 = PAL C9572XL/MF436 programmé en usine
U7 = OPA353
U8 = OPA353
L1 = Self 470 μH
Divers :
1 Support 44 broches
1 Support 2 x 7
2 Supports 2 x 4
1 Support de led 3 mm pour face avant
1 Vu-mètre *
1 Prise d’alimentation
6 Prises rca pour circuit imprimé
1 Dissipateur ML26
4 Vis autotaraudeuses 5 mm
4 Boulons 3MA 8 mm
1 Circuit imprimé double face à trous métallisés S0436
* Option (voir texte)
Figure 3 : Brochage du LM1881.
L’Analog CPS en détail.
Il a été utilisé pour la première fois par CBS-FOX sur la cassette vidéo du film Crocodile Dundee et, depuis lors, ce système de protection est devenu un standard au niveau mondial. La protection agit sur le contrôle automatique de gain (AGC) et sur le “burst” couleur des magnétoscopes, ce qui interdit un enregistrement correct de l’image : l’effet de la protection consiste en une perturbation de la luminosité de l’image et en un déphasage de la couleur. Le contrôle automatique de gain des magnétoscopes fonctionne seulement pendant l’enregistrement ; en lecture, l’AGC n’est pas actif et, par conséquent, le visionnage correct de la cassette vidéo est possible.
Les téléviseurs sont en principe immunisés contre la protection car ils ne sont pas pourvus de CAG (AGC vu côté français) sur le signal vidéo entrant. Sur les modèles les moins récents des téléviseurs, il est possible qu’apparaissent des perturbations de phase ou de luminosité de la partie supérieure de l’image car l’élaboration du signal de synchronisme horizontal peut être perturbée par des impulsions de luminosité introduites par le système de protection, lesquelles perturbent indirectement aussi le circuit de “clamping” (serrage) DC. JVC est propriétaire du brevet pour le standard VHS et ce même JVC a stipulé un accord selon lequel à partir d’une certaine date plus aucun magnétoscope VHS autorisé par JVC ne devra être en mesure d’enregistrer un signal vidéo contenant des impulsions de protection contre la copie.
Ainsi les fabricants de magnétoscopes sont obligés désormais de construire des CAG sensibles aux impulsions du système de protection.
Dans le même temps, il est demandé aux constructeurs de téléviseurs de concevoir des circuits capables d’ignorer les impulsions de protection. Certains magnétoscopes vétustes pourraient fonctionner correctement même en présence de l’Analog CPS car ils ne comportent pas de CAG.
Cette technique de protection, dans les DVD, fonctionne d’une manière différente de celle des magnétoscopes, mais le résultat est le même. Dans les magnétoscopes le signal de perturbation est enregistré conjointement avec le signal vidéo, alors que dans les DVD il est activé au niveau du logiciel quand on insère un DVD protégé anti-copie : dans ce cas, c’est le lecteur de DVD lui-même qui produit et ajoute au signal vidéo de sortie le signal de protection.
Il existe quatre types de protection :
Si le signal est propre
On l’a dit, une des performances du circuit consiste à distinguer une protection du signal reproduit : il s’agit d’une fonction dévolue au logiciel programmé dans la puce XILINX : ce programme analyse la composante de “burst” et le synchronisme afin d’y rechercher des traces de codage actuellement mis en oeuvre pour protéger de la copie le DVD. S’il trouve le code, il élabore le signal comme décrit plus haut. Sinon, il désactive U2b, U2c et U2d et n’active que U2a : ainsi, tout le système de régénération est court-circuité et le signal vidéo passe de la broche 6 du “buffer” U7 à C13 et C14, puis à l’amplificateur opérationnel de sortie U8.
Pour voir le niveau
On a intégré dans le circuit un dispositif de visualisation permettant de connaître le niveau du signal de perturbation dû au code de protection du signal : l’amplitude est visualisée par le vumètre, piloté à son tour par une composante continue produite par un circuit dont le fonctionnement est assimilable à un “sample & hold”. La puce XILINX pilote la base de T1, à travers R11, avec une onde rectangulaire émise par la broche 4 : ce signal court-circuite et bloque ce NPN, dont le collecteur présente des impulsions positives, lesquelles traversent D1 et chargent C9.
Aux bornes de ce dernier, on trouve ainsi une tension continue dont le niveau est à peu près celui du signal vidéo-composite auquel s’ajoutent les perturbations dues à la protection. La tension pilote, à travers T2 (monté en émetteur suiveur), le vu-mètre dont la borne négative est polarisée par le potentiel traversant R9, C8 et L1.
Les LED connectées aux broches 18 et 19 servent, la rouge (LD2) pour indiquer que le filtre est actif, c’est-à-dire que le signal d’entrée est protégé, la verte (LD1) signale que la tension d’alimentation de la totalité du circuit est trop faible (moins de 7,5 V) pour garantir un bon fonctionnement. Cette dernière fonction est utile si l’on a l’intention d’alimenter l’appareil avec des piles ou une batterie rechargeable. Elle est obtenue en faisant surveiller par le programme de U6 le potentiel restitué par le comparateur U3a : celui-ci, prenant comme référence (sur la broche 6) la tension stabilisée présente à la sortie du régulateur U1, évalue le potentiel en aval de D4 et met la broche 2 de U6 au niveau logique bas (0) si la tension détectée est inférieure à 7,5 V. Cela produit le clignotement de la LED verte, laquelle en revanche reste allumée fixe (broche 19 du XILINX au niveau logique haut) quand la tension est bonne et que la sortie du comparateur est, par conséquent, au niveau logique haut.
Concluons l’analyse du circuit en précisant que sur la carte transitent aussi des signaux audio, lesquels, bien sûr, ne subissent aucune élaboration. Leur passage a pour seul but de fournir un point d’ancrage pour les connexions de sortie du DVD et pour celles d’entrée du téléviseur ou du magnétoscope branché à la suite de notre filtre.
Figure 4 : Schéma synoptique du CPLD XC9572XL. Pour plus d’information : www.xilinx.com
La réalisation pratique
Pour sa construction, le filtre électronique requiert un minimum d’expérience et d’attention, car il utilise quelques composants CMS montés sur un circuit imprimé double face à trous métallisés.
Ce dernier peut toutefois, si l’on souhaite le fabriquer soi-même, être réalisé par la méthode décrite dans le numéro 26 d’ELM : on effectuera cependant de sérieux repérages par trous “stratégiques” pour bien faire coïncider les deux faces et on n’oubliera pas de palier l’absence de métallisation des trous pratiqués en interconnectant les deux faces avec des morceaux de queues de composants (à souder des deux côtés) sans oublier un seul des trous représentés sur les figures : bien sûr, les composants qui ne sont pas des CMS contribuent à ces interconnexions des deux faces…, pourvu qu’on n’oublie pas de souder leurs pattes et broches des deux côtés du circuit imprimé.
Bref, quand, d’une manière ou d’une autre, vous êtes en possession du circuit imprimé, commencez par mettre en place les circuits intégrés CMS (les deux OPA353), en les centrant parfaitement par rapport aux pastilles de cuivre, puis, à l’aide d’un fer à souder de 30 W au maximum, muni d’une panne fine et de tinol de bonne qualité d’un diamètre de 0,5 mm au plus, soudez une broche de chaque circuit intégré pour les fixer puis soudez toutes les broches avec beaucoup de minutie (ni court-circuit ni soudure froide collée).
Continuez en insérant les composants suivants par ordre de hauteur : les résistances et les diodes (pour ces dernières, pensez à orienter correctement leurs bagues dans le bon sens en vous fiant aux indications de la figure 5a), puis les supports de circuits intégrés (non CMS, bien sûr) DIL et pour U6, le XC9572XL, carré (orientez bien leurs repère-détrompeurs, en U et à pan coupé, dans le bon sens montré par la figure 5a). U6 est déjà programmé en usine MF436.
Montez les transistors en ayant soin de tourner leurs méplats dans le sens indiqué par la figure 5a. Placez le régulateur U1 7805 couché dans son dissipateur (RTh 16°C/W) et maintenu par un petit boulon 3MA. Insérez et soudez les condensateurs en respectant bien la polarité des électrolytiques (patte la plus longue = le positif +) : là encore, faites confiance à la figure 5a. Soudez U4, l’oscillateur 24 MHz et L1, la self 470 μH. Assurez-vous que vous n’avez rien oublié de placer ni de souder complètement.
Pour alimenter le circuit à l’aide d’une alimentation extérieure, une prise pour circuit imprimé avec positif externe a été prévue : placez-la et soudez-la.
Placez et soudez les six prises RCA pour circuit imprimé.
Les LED sont à monter à une certaine distance par rapport à la carte, de façon qu’elles affleurent juste sous la face avant : vous effectuerez ce réglage avant de souder. Pour le vu-mètre, des sorties sont visibles sur le circuit imprimé : il est facultatif et si vous décidez de le monter, il faudra percer la face avant en conséquence. N’oubliez pas de le relier à la platine à l’aide de deux fils torsadés, en respectant la polarité.
Quand toutes les soudures sont terminées, insérez dans leurs supports les circuits intégrés LM358, LM1881 et CD4066, puis la puce PAL XILINX. Procurez-vous ensuite une alimentation en mesure de fournir une tension de 9 à 12 Vcc et un courant de 100 mA au moins. Le circuit doit fonctionner tout de suite sans aucun réglage.
Figure 5a : Schéma d’implantation des composants du filtre électronique pour DVD.
Attention : les deux “buffers” OPA353 sont des CMS.
Figure 5b : Photo d’un des prototypes vu de dessus.
Figure 5c : Dessins, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés.
Figure 6 : Photo d’un des prototypes vu du côté des prises CINCH.
Figure 7 : Les zones du DVD.
En dehors des protections examinées plus haut, il faut savoir que, toujours à cause de la piraterie, les DVD sont produits de manières différentes en fonction du lieu de destination prévu : le monde a été divisé en 6 sections (dessin ci-contre).
L’objectif d’une telle partition est la sauvegarde des droits sur les “sorties” des films dans les divers continents. En effet, les sorties cinématographiques en Amérique sont nettement anticipées par rapport à l’Europe et par conséquent, afin d’éviter que le consommateur ne trouve la “home video” en Amérique en même temps que la sortie européenne du film en salle, on a songé que des codes pourraient empêcher l’utilisation du logiciel sur les machines des différentes zones. A cela s’ajoute la diversité des standards de production des signaux vidéo : PAL, SECAM et NTSC.
Voci le détail des zones partitionnant le monde du DVD :
1 - Canada, Usa - 2 - Europe, Egypte, Japon, Moyen Orient, Afrique du Sud
3 - Asie (territoires Est et Sud-Est), Hong Kong
4 - Australie, Nouvelle Zélande, Amérique centrale et du Sud, Caraïbes
5 - Ex URSS, Inde, Pakistan, Afghanistan, Afrique, Corée du Nord, Mongolie
6 - Chine.
Figure 8 : La face avant et le panneau arrière du boîtier du filtre électronique.
Il permet un parfait visionnage de tous les disques audiovisuels, y compris ceux affublés de systèmes de protection contre la copie pirate et, de ce fait, affectés de perturbations plus ou moins accentuées. Il agit de la même manière pour les signaux sur cassettes vidéo. Bien entendu, il ne doit être utilisé que dans le cadre de la loi.
Les fournisseurs de produits audiovisuels sur cassette vidéo ou DVD ont mis en oeuvre des procédés de protection contre la copie abusive, mais ceux-ci dégradent également la vision normale et licite du produit. Les techniques adoptées introduisent des interférences que les magnétoscopes ou les lecteurs de DVD ne réussissent parfois pas à supprimer.
Voilà bien un paradoxe, un de ceux dont notre monde postmoderne a le secret : l’usager payant “plein pot” une cassette ou un DVD qu’il visionne en famille sans en faire la moindre copie, même de sauvegarde, doit supporter les désagréments normalement destinés à gêner (car au fond ils n’empêchent rien) les pirates numériques.
Dans l’attente de méthodes de protection ne lésant pas le “visionneur” honnête, la seule solution pour goûter correctement un film en cassette ou en DVD, sans avoir à changer son matériel de lecture, consiste à insérer avant la prise péritel (SCART) de son téléviseur ou de son magnétoscope, un filtre en mesure de restaurer le signal vidéo et d’en permettre un parfait visionnage.
Notre montage
Cet article vous propose justement la réalisation d’un dispositif de ce type, un filtre numérique régénérant la composante vidéo et restituant un signal débarrassé de toute perturbation, bien visible sur n’importe quel téléviseur et enregistrable sur n’importe quel magnétoscope à cassettes.
Ce montage, consacré à la lecture sereine des films en DVD, fonctionne par échantillonnage du signal d’entrée, extraction des composantes significatives et par suite régénération d’un autre signal composite dans lequel les synchronismes sont synthétisés et par conséquent débarrassés des altérations introduites par les systèmes de protection.
Entre autres avantages, notre appareil travaille (c’est-à-dire reconstruit les synchronismes et les parties du signal vidéo) seulement quand il détecte des perturbations : dans le cas contraire, le signal vidéo transite par l’appareil sans aucune intervention de celui-ci.
Le fonctionnement
Avant de passer à l’examen du schéma électrique, expliquons dans les grandes lignes comment le filtre travaille, ledit schéma n’en sera ensuite que plus compréhensible. A la différence de beaucoup de dispositifs du commerce, le nôtre ne coupe pas les premières lignes de chaque image : ainsi, on a la garantie qu’aucune information éventuelle concernant la télé-vidéo n’aura été éliminée. Il est en outre capable de détecter la présence de la composante de protection et de faire en conséquence : si le signal entrant n’est pas protégé, il se déconnecte (il devient “transparent”) et, au moyen d’interrupteurs CMOS, transfère la composante vidéo directement de l’entrée vers la sortie. Si, en revanche, il détecte un code de protection, il se connecte et élabore le signal restauré.
Parmi les fonctions installées, il a été prévu un indicateur de niveau permettant de visualiser le niveau de bruit dû à la protection. Une LED indique aussi (en s’allumant) que l’oeuvre audiovisuelle qu’on est en train de regarder est codée et donc que le filtre est en fonction.
Mais, si les détails vous intéressent, il est temps maintenant de jeter un coup d’oeil au schéma électrique.
Copier un DVD est illégal… mais obtenir un signal vidéo “propre” est un droit !
Vous savez sans doute tous que la duplication d’un DVD (comme, d’ailleurs, celle d’un CD, d’une cassette audio ou vidéo) est absolument illégale. Malgré cela, les copies pirates sont toujours plus nombreuses dans le monde. C’est pourquoi les producteurs de disques et de cinéma étudient sans cesse des systèmes anti-copie afin de sauvegarder leur intérêt commercial. Dans le domaine du DVD, il existe quatre formes de protection contre les copies :
1) CGMS
Chaque disque contient des informations supplémentaires indiquant si le contenu peut ou non être dupliqué.
C’est un système conçu pour empêcher les copies en série ou les copies des copies. L’information CGMS est incorporée au signal de sortie vidéo. Pour que le CGMS puisse fonctionner, l’appareil créant la copie doit reconnaître et respecter le CGMS. Le standard analogique (CGMS/A) code les données sur ligne 21 NTSC (dans le service XDS).
Le standard numérique (CGMS/D) est appliqué aux connexions numériques comme IEEE 1394/FireWire.
2) Content Scrambling System (CSS)
Le “Content Scrambling System” (CSS) est un schéma de cryptage et d’authentification des données prévu pour éviter la copie des “files” (fichiers) vidéo directement à partir du disque. Le CSS a été développé principalement par MATSUSHITA et TOSHIBA. A chaque licencié du CSS est attribuée une clé parmi un “set” principal de 400 clés mémorisées sur chaque disque crypté avec CSS. Cela permet d’annuler une licence en ôtant la clé correspondante des futurs disques. L’algorithme de décryptage CSS échange les clés avec le “drive”, de manière à produire une clé de cryptage qui est ensuite utilisée pour confondre l’échange des clés du disque et du titre, nécessaires pour décrypter les données du disque. Les lecteurs de DVD ont des circuits CSS décryptant les données avant qu’elles soient décodées et visualisées.
Quant aux ordinateurs, le matériel et le logiciel de décodage DVD doivent inclure un module de décryptage CSS.
Tous les “drive” DVD-ROM ont un “firmware” (programme résidant en ROM) additionnel afin de remplacer les clés d’authentification et de décryptage par le module CSS dans le PC. Depuis le début 2000, les nouveaux lecteurs DVD-ROM doivent supporter la gestion des régions en union avec le CSS. Les constructeurs d’appareils utilisés pour visionner les DVD-vidéo (unités, puces de décodage, logiciels de décodage, platines vidéo, etc.) doivent demander une licence CSS. Il n’y a pas de coûts pour une licence CSS, mais il s’agit d’un processus très lent et il est donc conseillé, pour les intéressés, de les appliquer le plus tôt possible. A la fin 1997, les licences CSS ont finalement été concédées pour le décodage logiciel.
La licence est extrêmement restrictive et ce dans l’espoir de maintenir secrètes les clés de l’algorithme du CSS. Mais il n’est pas possible de maintenir secret longtemps ce qui est utilisé sur des millions de lecteurs dans le monde entier. En octobre 1999, l’algorithme CSS a été violé et diffusé sur Internet, ce qui a provoqué d’infinies controverses et batailles juridiques.
3) Digital Copy Protection System (DCPS)
Pour obtenir que les connexions numériques entre les éléments ne permettent pas de parfaites copies numériques, CEMA 5 a proposé des systèmes de protection numérique des copies. Le principal est le DTCP (“Digital Transmission Content Protection”), se basant sur IEEE 1394/FireWire mais pouvant être appliqué à d’autres protocoles. L’ébauche du système proposé (appelé 5C pour les 5 maisons l’ayant développé) a été faite par INTEL, SONY, HITACHI, MATSUSHITA et TOSHIBA en février 1998. SONY a distribué une puce DTCP mi 1999. Sous le DTCP, les dispositifs numériquement connectés, comme un lecteur DVD et un téléviseur ou un enregistreur vidéo numérique, on échange des clés et certificats d’authenticité afin d’établir un canal sécurisé. Le lecteur DVD crypte le signal audiovisuel codifié et l’envoie au dispositif de réception devant le décrypter. Cela interdit aux autres dispositifs connectés mais non authentifiés d’intercepter le signal. La sécurité peut être “rénovée” par un nouveau matériel (comme de nouveaux disques ou de nouvelles émissions) et par de nouveaux dispositifs contenant des clés mises à jour et listes de révocation (afin d’identifier les dispositifs non autorisés ou compromis).
Une proposition analogique, XCA (eXtended Conditional Access), de ZENITH et THOMSON, est semblable au DTCP mais fonctionne avec une interface numérique à une seule voie (comme le EIA-762 RF remodulateur standard) et utilise des cartes smart pour mettre à jour le système de sécurité.
D’autres propositions ont été faites par MRJ Technology, NDS et PHILIPS. Pour les cinq, le matériel est marqué par un “flag” (indicateur d’état) de type CGMS comme “librement copiable”, “copiable une fois”, “non copiable” et parfois “n’est plus copiable”. Les dispositifs numériques ne faisant pas autre chose que reproduire de l’audio et de la vidéo pourront recevoir toutes les données (étant donné qu’ils sont reconnus comme appareils de lecture seule). Les dispositifs d’enregistrement numérique sont en mesure de recevoir seulement les données marquées comme copiables et doivent changer le “flag” en “ne pas copier” ou “n’est plus copiable” si l’original est marqué “copiable une fois”. Le système numérique CPS est conçu pour la prochaine génération de téléviseurs numériques, récepteurs numériques et enregistreurs vidéo numériques. Il réclamera de nouveaux lecteurs DVD avec connecteurs numériques (comme dans les appareils DV).
4) Analog CPS
La copie sur cassette vidéo analogique est empêchée par un circuit de protection présent sur chaque lecteur. Le terme générique est APS (Analog Protection System). Même la platine vidéo d’un ordinateur avec sortie vidéo-composite ou S-vidéo (Y/C) doit utiliser l’APS.
Cette méthode de protection ajoute un signal “colorburst”, modulé rapidement (“Colorstripe”) avec impulsions dans le signal de synchronisme vertical (“AGC”), aux sorties vidéo-composites et S-vidéo. Cela confond les circuits du synchronisme et du niveau automatique d’enregistrement dans 95 % des magnétoscopes du commerce. Cependant, cela peut impliquer une dégradation de l’image, surtout avec des appareils anciens ou hors standard : ce type de protection peut se manifester sous forme de raies de couleur, distorsion, rotation, images en N/B et alternance de clairs/sombres. Cela provoque des problèmes à beaucoup de doubleurs de ligne. Les disques contiennent des “bits de régulation” indiquant au lecteur s’il doit ou non activer la protection contre l’ajout optionnel de raies colorées à 2 ou 4 lignes. Les régulations se produisent environ une fois par seconde, ce qui permet de paramétrer simplement quelle partie de la vidéo est protégée et laquelle ne l’est pas. Tout comme pour les cassettes vidéo, certains DVD sont protégés et d’autres ne le sont pas.
Comme on peut facilement le comprendre d’après les brèves explications précédentes, les trois premières méthodes de protection agissent de façon directe afin d’empêcher la copie du DVD et la dernière, “l’Analog CPS”, détériore le signal vidéo de sortie en utilisant la fonction de contrôle automatique de gain présente dans les magnétoscopes. Cela peut déterminer des variations de luminosité de l’image, même pendant la lecture.
C’est assurément une injustice !
Après avoir fait (voir les pubs sur le “Home” Cinéma, on devrait d’ailleurs dire “Home Movie” tant qu’à faire) dépenser des fortunes à l’usager pour l’acquisition de son “Home Theatre” avec DVD, Dolby surround et écran géant de 32 pouces, le signal vidéo visionné est finalement et tout de même détérioré par un système de protection censé décourager les “vidéopirates”… Flagrant délit d’absurdité : il nous sera plus avantageux de voir une vidéo diffusée par ces derniers car elle aura été débarrassée des protections qui gênent notre lecture et qui n’auront pas le moins du monde su gêner leur piratage !
Figure 1 : Notre filtre DVD.La figure du haut montre les détails du signal de perturbation inséré par le système de protection : des pics très élevés de luminosité positionnés dans une zone normalement non visible de l’écran du téléviseur. En fait, il s’agit de signaux présents dans le synchronisme de cadre.
La seconde image montre, en revanche, le signal vidéo avant le filtre stabilisateur et après le passage par notre appareil. On remarque tout de suite que les pics de luminosité perturbant le signal vidéo ont été éliminés.
Le schéma électrique
Examinons le schéma électrique de la figure 2 dans ses principaux éléments.
Le circuit filtre le signal vidéo et le régénère grâce à un puissant XC9572XL, un CPLD (dispositif à logique programmable) élaborant les composantes du signal vidéo-composite prélevées sur un séparateur de synchronisme. Ce dernier (U5), un LM1881, extrait du signal vidéo quatre nouveaux signaux : un synchronisme composite (H+V) et le synchronisme vertical, le “burst” (éclatement) et une forme d’onde qui communique au processeur U6 la succession des lignes paires et impaires.
Le “burst” de chrominance extrait du LM1881 est prélevé sur la broche 5 et atteint la broche 36 de la puce XILINX où il est échantillonné, avec ensuite séparation du niveau du noir (amplitude maximum avant les impulsions de synchronisme) de la composante couleur proprement dite. Cette dernière est régénérée débarrassée de toutes les perturbations typiques de la protection, de telle sorte que le nouveau signal de chrominance apparaît débarrassé des pics que l’on apercevrait en examinant le signal vidéo-composite original avec un oscilloscope numérique.
Une autre opération accomplie par U6 consiste en l’élimination de la composante continue ajoutée à la chrominance et ensuite superposée en sortie au niveau du noir.
La puce XILINX travaille à une fréquence très élevée afin de garantir les meilleures prestations en matière de traitement des signaux vidéo. Le “clock” (horloge) est obtenu par un générateur externe à 24 MHz, un oscillateur à quartz alimenté par la ligne du 5 V, fournissant son signal à travers R26 (elle protège la broche 5 de U6, étant donné que l’oscillateur travaille à 5 V alors que U6 fonctionne sous 3,3 V). Le niveau du noir, correspondant à l’amplitude maximale du signal vidéo-composite, passe à travers le réseau U7, U2b et U3b : pour être précis, il est obtenu par abattement du signal vidéo proprement dit au moyen du filtre passe-bas R10/C10.
Le filtre permet d’obtenir une composante quasi continue dont l’amplitude est celle du noir. Quand le circuit est en fonction, la broche 26 de U6 pilote la 5 de l’interrupteur CMOS U2b avec un signal rectangulaire faisant commuter ce composant, de telle sorte qu’il s’ouvre et se ferme très rapidement.
Cela détermine de brefs instants durant lesquels la composante vidéo sortant du “buffer” (tampon) U7 passe par le filtre R10/C10. Une sorte d’échantillonnage permettant, justement, d’obtenir le niveau du noir. La tension qui en dérive traverse le “buffer” U3b, passe de sa broche 1 à l’entrée d’un autre interrupteur CMOS U2d. Pour la superposition de la chrominance régénérée, le circuit se fie à U2c, commandé à travers la broche 25 par le circuit intégré XILINX. Le signal vidéo ainsi reconstruit est envoyé par U2d (géré par la broche 27 de U6) à U8 (un amplificateur opérationnel rapide de type OPA353, en tout point identique à U7, monté en “buffer” d’entrée) configuré en mode non inverseur pour un gain en tension de 2. Cette amplification sert à compenser la perte due au fait que R23 et R24 (en parallèle pour faire 75 ohms) forment un pont avec l’impédance d’entrée du téléviseur ou du magnétoscope connecté à la sortie de notre appareil. Comme cette impédance est de 75 ohms, le pont divise l’amplitude par deux. Voici comment, en amplifiant deux fois et en divisant par deux, avec U8 on obtient une adaptation d’impédance sans altérer le niveau du signal, lequel reste au standard de 1 Vpp, comme cela s’impose pour des dispositifs travaillant avec des signaux vidéo-composites.
Figure 2 : Schéma électrique du filtre électronique.Liste des composants
R1 = 150 Ω
R2 = 150 Ω
R3 = 47 kΩ
R4 = 47 kΩ
R5 = 680 kΩ
R6 = 220 Ω
R7 = 220 Ω
R8 = 2,2 kΩ
R9 = 330 Ω
R10 = 1,5 kΩ
R11 = 2,2 kΩ
R12 = 47 kΩ
R13 = 47 kΩ
R14 = 18 kΩ
R15 = 10 kΩ
R16 = 220 Ω
R17 = 2,2 kΩ
R18 = 2,7 kΩ
R19 = 47 kΩ
R20 = 47 kΩ
R21 = 1 kΩ
R22 = 1 kΩ
R23 = 150 Ω
R24 = 150 Ω
R25 = 3,3 kΩ
R26 = 100 Ω
R27 = 22 Ω 1/2 W
C1 = 100 nF
C2 = 10 μF 63 V électro.
C3 = 10 μF 63 V électro.
C4 = 100 nF
C5 = 100 nF
C6 = 100 nF
C7 = 100 nF
C8 = 100 pF céramique
C9 = 100 nF 63 V polyester
C10 = 100 nF
C11 = 22 μF 35 V électro.
C12 = 22 μF 35 V électro.
C13 = 47 μF 25 V électro.
C14 = 100 nF
C15 = 220 μF 50 V électro.
C16 = 10 μF 36 V électro.
C17 = 100 nF
C18 = 220 μF 50 V électro.
C19 = 100 nF
C20 = 100 nF
C21 = 220 μF 50 V électro.
C22 = 100 nF
C23 = 470 μF 25 V électro.
C24 = 47 μF 25 V électro.
C25 = 100 nF
D1 = 1N4148
D2 = 1N4148
D3 = 1N4148
D4 = 1N4007
DZ1 = 3,3 V 1 W
LD1 = LED verte 3 mm
LD2 = LED rouge 3 mm
T1 = BC547
T2 = BC547
U1 = 7805
U2 = 4066
U3 = LM358
U4 = Oscillateur 24 MHz
U5 = LM1881
U6 = PAL C9572XL/MF436 programmé en usine
U7 = OPA353
U8 = OPA353
L1 = Self 470 μH
Divers :
1 Support 44 broches
1 Support 2 x 7
2 Supports 2 x 4
1 Support de led 3 mm pour face avant
1 Vu-mètre *
1 Prise d’alimentation
6 Prises rca pour circuit imprimé
1 Dissipateur ML26
4 Vis autotaraudeuses 5 mm
4 Boulons 3MA 8 mm
1 Circuit imprimé double face à trous métallisés S0436
* Option (voir texte)
Figure 3 : Brochage du LM1881.L’Analog CPS en détail.
Il a été utilisé pour la première fois par CBS-FOX sur la cassette vidéo du film Crocodile Dundee et, depuis lors, ce système de protection est devenu un standard au niveau mondial. La protection agit sur le contrôle automatique de gain (AGC) et sur le “burst” couleur des magnétoscopes, ce qui interdit un enregistrement correct de l’image : l’effet de la protection consiste en une perturbation de la luminosité de l’image et en un déphasage de la couleur. Le contrôle automatique de gain des magnétoscopes fonctionne seulement pendant l’enregistrement ; en lecture, l’AGC n’est pas actif et, par conséquent, le visionnage correct de la cassette vidéo est possible.
Les téléviseurs sont en principe immunisés contre la protection car ils ne sont pas pourvus de CAG (AGC vu côté français) sur le signal vidéo entrant. Sur les modèles les moins récents des téléviseurs, il est possible qu’apparaissent des perturbations de phase ou de luminosité de la partie supérieure de l’image car l’élaboration du signal de synchronisme horizontal peut être perturbée par des impulsions de luminosité introduites par le système de protection, lesquelles perturbent indirectement aussi le circuit de “clamping” (serrage) DC. JVC est propriétaire du brevet pour le standard VHS et ce même JVC a stipulé un accord selon lequel à partir d’une certaine date plus aucun magnétoscope VHS autorisé par JVC ne devra être en mesure d’enregistrer un signal vidéo contenant des impulsions de protection contre la copie.
Ainsi les fabricants de magnétoscopes sont obligés désormais de construire des CAG sensibles aux impulsions du système de protection.
Dans le même temps, il est demandé aux constructeurs de téléviseurs de concevoir des circuits capables d’ignorer les impulsions de protection. Certains magnétoscopes vétustes pourraient fonctionner correctement même en présence de l’Analog CPS car ils ne comportent pas de CAG.
Cette technique de protection, dans les DVD, fonctionne d’une manière différente de celle des magnétoscopes, mais le résultat est le même. Dans les magnétoscopes le signal de perturbation est enregistré conjointement avec le signal vidéo, alors que dans les DVD il est activé au niveau du logiciel quand on insère un DVD protégé anti-copie : dans ce cas, c’est le lecteur de DVD lui-même qui produit et ajoute au signal vidéo de sortie le signal de protection.
Il existe quatre types de protection :
Type 0 - OFF La protection est déshabilitée. Il est possible
de copier la vidéo.
Type 1 - AGC La protection agit seulement sur le CAG.
La copie n’est pas possible :
la vidéo est sujette à d’intenses
variations de luminosité.
Type 2 - AGC+2 lignes “colorstripe” La protection agit sur l’AGC et ajoute 2 lignes
de perturbation dans le “burst” couleur.
La copie n’est pas possible :
la vidéo est sujette à d’intenses
variations de luminosité et
changements de phases de couleur.
Type 3 - AGC+4 lignes “colorstripe” La protection agit sur l’AGC et ajoute 4 lignes
de perturbations dans le “burst” couleur.
La copie n’est pas possible :
la vidéo est sujette à d’intenses
variations de luminosité et
changement de phases de couleur.
Si le signal est propre
On l’a dit, une des performances du circuit consiste à distinguer une protection du signal reproduit : il s’agit d’une fonction dévolue au logiciel programmé dans la puce XILINX : ce programme analyse la composante de “burst” et le synchronisme afin d’y rechercher des traces de codage actuellement mis en oeuvre pour protéger de la copie le DVD. S’il trouve le code, il élabore le signal comme décrit plus haut. Sinon, il désactive U2b, U2c et U2d et n’active que U2a : ainsi, tout le système de régénération est court-circuité et le signal vidéo passe de la broche 6 du “buffer” U7 à C13 et C14, puis à l’amplificateur opérationnel de sortie U8.
Pour voir le niveau
On a intégré dans le circuit un dispositif de visualisation permettant de connaître le niveau du signal de perturbation dû au code de protection du signal : l’amplitude est visualisée par le vumètre, piloté à son tour par une composante continue produite par un circuit dont le fonctionnement est assimilable à un “sample & hold”. La puce XILINX pilote la base de T1, à travers R11, avec une onde rectangulaire émise par la broche 4 : ce signal court-circuite et bloque ce NPN, dont le collecteur présente des impulsions positives, lesquelles traversent D1 et chargent C9.
Aux bornes de ce dernier, on trouve ainsi une tension continue dont le niveau est à peu près celui du signal vidéo-composite auquel s’ajoutent les perturbations dues à la protection. La tension pilote, à travers T2 (monté en émetteur suiveur), le vu-mètre dont la borne négative est polarisée par le potentiel traversant R9, C8 et L1.
Les LED connectées aux broches 18 et 19 servent, la rouge (LD2) pour indiquer que le filtre est actif, c’est-à-dire que le signal d’entrée est protégé, la verte (LD1) signale que la tension d’alimentation de la totalité du circuit est trop faible (moins de 7,5 V) pour garantir un bon fonctionnement. Cette dernière fonction est utile si l’on a l’intention d’alimenter l’appareil avec des piles ou une batterie rechargeable. Elle est obtenue en faisant surveiller par le programme de U6 le potentiel restitué par le comparateur U3a : celui-ci, prenant comme référence (sur la broche 6) la tension stabilisée présente à la sortie du régulateur U1, évalue le potentiel en aval de D4 et met la broche 2 de U6 au niveau logique bas (0) si la tension détectée est inférieure à 7,5 V. Cela produit le clignotement de la LED verte, laquelle en revanche reste allumée fixe (broche 19 du XILINX au niveau logique haut) quand la tension est bonne et que la sortie du comparateur est, par conséquent, au niveau logique haut.
Concluons l’analyse du circuit en précisant que sur la carte transitent aussi des signaux audio, lesquels, bien sûr, ne subissent aucune élaboration. Leur passage a pour seul but de fournir un point d’ancrage pour les connexions de sortie du DVD et pour celles d’entrée du téléviseur ou du magnétoscope branché à la suite de notre filtre.
Figure 4 : Schéma synoptique du CPLD XC9572XL. Pour plus d’information : www.xilinx.comLa réalisation pratique
Pour sa construction, le filtre électronique requiert un minimum d’expérience et d’attention, car il utilise quelques composants CMS montés sur un circuit imprimé double face à trous métallisés.
Ce dernier peut toutefois, si l’on souhaite le fabriquer soi-même, être réalisé par la méthode décrite dans le numéro 26 d’ELM : on effectuera cependant de sérieux repérages par trous “stratégiques” pour bien faire coïncider les deux faces et on n’oubliera pas de palier l’absence de métallisation des trous pratiqués en interconnectant les deux faces avec des morceaux de queues de composants (à souder des deux côtés) sans oublier un seul des trous représentés sur les figures : bien sûr, les composants qui ne sont pas des CMS contribuent à ces interconnexions des deux faces…, pourvu qu’on n’oublie pas de souder leurs pattes et broches des deux côtés du circuit imprimé.
Bref, quand, d’une manière ou d’une autre, vous êtes en possession du circuit imprimé, commencez par mettre en place les circuits intégrés CMS (les deux OPA353), en les centrant parfaitement par rapport aux pastilles de cuivre, puis, à l’aide d’un fer à souder de 30 W au maximum, muni d’une panne fine et de tinol de bonne qualité d’un diamètre de 0,5 mm au plus, soudez une broche de chaque circuit intégré pour les fixer puis soudez toutes les broches avec beaucoup de minutie (ni court-circuit ni soudure froide collée).
Continuez en insérant les composants suivants par ordre de hauteur : les résistances et les diodes (pour ces dernières, pensez à orienter correctement leurs bagues dans le bon sens en vous fiant aux indications de la figure 5a), puis les supports de circuits intégrés (non CMS, bien sûr) DIL et pour U6, le XC9572XL, carré (orientez bien leurs repère-détrompeurs, en U et à pan coupé, dans le bon sens montré par la figure 5a). U6 est déjà programmé en usine MF436.
Montez les transistors en ayant soin de tourner leurs méplats dans le sens indiqué par la figure 5a. Placez le régulateur U1 7805 couché dans son dissipateur (RTh 16°C/W) et maintenu par un petit boulon 3MA. Insérez et soudez les condensateurs en respectant bien la polarité des électrolytiques (patte la plus longue = le positif +) : là encore, faites confiance à la figure 5a. Soudez U4, l’oscillateur 24 MHz et L1, la self 470 μH. Assurez-vous que vous n’avez rien oublié de placer ni de souder complètement.
Pour alimenter le circuit à l’aide d’une alimentation extérieure, une prise pour circuit imprimé avec positif externe a été prévue : placez-la et soudez-la.
Placez et soudez les six prises RCA pour circuit imprimé.
Les LED sont à monter à une certaine distance par rapport à la carte, de façon qu’elles affleurent juste sous la face avant : vous effectuerez ce réglage avant de souder. Pour le vu-mètre, des sorties sont visibles sur le circuit imprimé : il est facultatif et si vous décidez de le monter, il faudra percer la face avant en conséquence. N’oubliez pas de le relier à la platine à l’aide de deux fils torsadés, en respectant la polarité.
Quand toutes les soudures sont terminées, insérez dans leurs supports les circuits intégrés LM358, LM1881 et CD4066, puis la puce PAL XILINX. Procurez-vous ensuite une alimentation en mesure de fournir une tension de 9 à 12 Vcc et un courant de 100 mA au moins. Le circuit doit fonctionner tout de suite sans aucun réglage.
Figure 5a : Schéma d’implantation des composants du filtre électronique pour DVD.Attention : les deux “buffers” OPA353 sont des CMS.
Figure 5b : Photo d’un des prototypes vu de dessus.
Figure 5c : Dessins, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés.
Figure 6 : Photo d’un des prototypes vu du côté des prises CINCH.
Figure 7 : Les zones du DVD.En dehors des protections examinées plus haut, il faut savoir que, toujours à cause de la piraterie, les DVD sont produits de manières différentes en fonction du lieu de destination prévu : le monde a été divisé en 6 sections (dessin ci-contre).
L’objectif d’une telle partition est la sauvegarde des droits sur les “sorties” des films dans les divers continents. En effet, les sorties cinématographiques en Amérique sont nettement anticipées par rapport à l’Europe et par conséquent, afin d’éviter que le consommateur ne trouve la “home video” en Amérique en même temps que la sortie européenne du film en salle, on a songé que des codes pourraient empêcher l’utilisation du logiciel sur les machines des différentes zones. A cela s’ajoute la diversité des standards de production des signaux vidéo : PAL, SECAM et NTSC.
Voci le détail des zones partitionnant le monde du DVD :
1 - Canada, Usa - 2 - Europe, Egypte, Japon, Moyen Orient, Afrique du Sud
3 - Asie (territoires Est et Sud-Est), Hong Kong
4 - Australie, Nouvelle Zélande, Amérique centrale et du Sud, Caraïbes
5 - Ex URSS, Inde, Pakistan, Afghanistan, Afrique, Corée du Nord, Mongolie
6 - Chine.
Figure 8 : La face avant et le panneau arrière du boîtier du filtre électronique.
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