MACROVISIÓN

EL SISTEMA ANTI-COPIA DE LAS CINTAS DE VÍDEO

        NOTA: El propósito de esta página es puramente divulgativo. Construir un supresor de Macrovisión no es un delito, sin embargo sí lo es beneficiarse económicamente de la copia de películas protegidas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

         Cualquier persona que tenga dos videos en casa (yo ya voy por el cuarto) habrá pensado alguna vez en copiar alguna cinta de vídeo. Quizá quiso hacer una copia de seguridad de aquella película recién estrenada en vídeo que acababa de comprar y que no fue precisamente barata. Quizá haya cedido a la tentación, aunque no debiera, de quedarse con una réplica de la película que había alquilado el día anterior. En cualquier caso se habrá llevado una gran decepción al observar los resultados.
        Casi todas las cintas de vídeo originales que podemos encontrar están protegidas contra la posibilidad de copia. Si intentamos grabar una de ellas, la imagen resultante será inestable: se oscurecerá,  más tarde volverá a la normalidad, se volverá a oscurecer; y así continuamente según un patrón aparentemente irregular. La calidad de la copia es tan pobre que resulta molesta de observar. El sistema responsable de tal calamidad es un mecanismo de protección creado y comercializado por la empresa Macrovisión.
        Pero, ¿en qué se basa el sistema Macrovisión?, ¿cómo oscurece la imagen?, y, ante todo, ¿cómo demonios  hace para que sólo se note en las copias y no en las cintas originales?.

        Macrovisión es, con mucho, el sistema de protección anti-copia para cintas de vídeo VHS más difundido. Generalmente, cuando visualizamos una película protegida con este sistema no percibimos nada extraño. Es posible que en algunos televisores notemos un cierto desajuste en la parte superior de la imagen, pero en la mayor parte de los aparatos no notaremos nada hasta que intentemos copiar la cinta. Sin embargo, si tenemos un televisor con ajuste de la altura de imagen o del sincronismo vertical (ése que hace que la pantalla se mueva continuamente hacia arriba, como en un ascensor), veremos que en la parte superior de cada imagen hay unas bandas blancas cuya intensidad varía con el tiempo, algo parecido a lo que aparece en la figura 1.

Fig. 1. Aspecto de los pulsos Macrovisión.

        El funcionamiento del sistema Macrovisión no sería posible si no fuera por una particularidad en el diseño de los vídeos VHS. En estos aparatos hay un circuito llamado AGC (Automatic Gain Control) cuyo propósito es ajustar el nivel de la señal a grabar, de forma que la capacidad de grabación de la cinta quede bien aprovechada. El AGC intensificará las imágenes oscuras y atenuará las claras. Macrovisión actúa insertando unos pulsos muy fuertes (las bandas anteriores) en la parte no visible de la imagen. Cuando estas señales están presentes, el AGC "creerá" que la imagen es muy brillante y la oscurecerá. Además, la intensidad de estos impulsos parásitos varía con el tiempo, privándonos de la posibilidad de regenerar la imagen mediante un simple amplificador.
        Para poder comprender más a fondo el sistema Macrovisión debemos tener unos conocimientos básicos acerca de la señal que transporta la información de la imagen. Quien ya sepa algo del tema puede saltarse el siguiente apartado y pasar directamente a la descripción técnica.

INTRODUCCIÓN A LA SEÑAL DE VÍDEO

• La formación de la imagen en la pantalla

       La imagen que aparece en la pantalla de un televisor o monitor de ordenador está formada, punto por punto, línea por línea, por un rayo de electrones acelerados (rayo catódico) que surge del fondo del tubo de imagen. Si el aparato es en color no hay un único rayo, sino tres; uno para cada color fundamental: rojo, verde y azul. La pantalla tiene un recubrimiento interior de fósforo, de forma que al impactar un rayo en ella se produce un punto luminoso por fosforescencia que dura una fracción de segundo. El haz, desviado mediante un campo magnético variable, barre a gran velocidad la pantalla de derecha a izquierda formando las líneas, y de arriba a abajo formando cada cuadro, de la misma manera en que una persona escribe una página de texto. La intensidad del haz varía, dibujando así puntos de distinta luminosidad. Cuando el rayo llega al final de la pantalla retorna de nuevo a la esquina superior izquierda, desde donde comienza su recorrido. Esto se llama retrazado vertical. El retrazado horizontal se produce cuando el haz termina una línea y retrocede hacia la izquierda para comenzar otra. Durante los retrazados el rayo permanece apagado.
        Sin embargo, existen detalles que complican ligeramente este esquema, como el entrelazado. La imagen de la pantalla no se forma en un sólo recorrido del haz catódico, sino que primero recorre las líneas impares y después las pares. Cada uno de los dos barridos se llama "campo". Este método reduce el parpadeo de imagen sin necesidad de aumentar la frecuencia de líneas.

• Standards televisivos

     Los televisores no funcionan igual en todos los países. Existen tres standards que definen multitud de normas y parámetros como el número de líneas horizontales por imagen o el número de imágenes por segundo que aparecen en la pantalla. El primer formato fue el NTSC americano (National Television System Commitee), que define 525 líneas por imagen y 30 imágenes por segundo, o 60 campos por segundo. En la mayor parte de Europa, incluida España, se usa el sistema PAL (Phase Alternation Line) que, al igual que el SECAM francés (Séquentiel à mémoire), define 625 líneas y 25 imágenes por segundo, lo que supone 50 barridos del haz electrónico por segundo. En este texto utilizaré sistema PAL tanto en las imágenes de las formas de onda como para el circuito que expongo al final.

• Vídeo compuesto

       La información sobre la imagen que aparece en nuestros televisores viaja a través de los cables en forma de señales eléctricas. Estas señales pueden estar moduladas en frecuencias mayores (VHF o UHF), como es el caso de la señal que llega a través del cable de antena, o pueden llegar directamente sin modular, como es el caso de la señal de vídeo compuesto, que llega, por ejemplo, a través de la toma SCART o euroconector. De cualquier modo, el aparato receptor, ya sea vídeo o televisor, siempre acaba convirtiendo internamente la señal que recibe a vídeo compuesto.
        La señal de vídeo compuesto no contiene información de sonido (ésta ha de viajar a través de otro cable), pero contiene todo lo necesario para generar la imagen que aparecerá por pantalla, esto es: pulsos de sincronismo, señal de luminancia y señal de color. Los pulsos de sincronismo, o simplemente sincronismos, son las señales que hacen que el movimiento del haz catódico por la pantalla esté sincronizado con la señal de vídeo. Existen sincronismos verticales, que indican el comienzo de un nuevo campo y hacen que el haz se sitúe en la esquina superior izquierda de la pantalla, y sincronismos horizontales, que indican el inicio de una nueva línea y hacen que el rayo catódico se sitúe al comienzo de ésta. Entre cada dos sincronismos horizontales se encuentra la señal de luminancia. Cuanto más alta es la tensión de esta señal, más brillará el rayo catódico. La información que indica el tono y la saturación del color se encuentra modulada sobre una onda portadora de alta frecuencia en la propia señal de luminancia. No debemos preocuparnos de ella, ya que no nos es necesaria para comprender el sistema Macrovisión.
        La señal de vídeo compuesto se distribuye entre los distintos aparatos con una amplitud total de aproximadamente un voltio,  y tiene el aspecto que se ve en la figura 2. En ella aparecen representadas dos líneas de la imagen separadas por un sincronismo horizontal. Los sincronismos aparecen como pulsos negativos respecto al nivel de negro de la imagen. Este nivel es la tensión mínima que puede tener la señal de luminancia, y en la figura 2 aparece como una línea horizontal discontinua.

Fig. 2. Dos líneas de imagen en el osciloscopio.

        Ahora que ya sabemos algo sobre la señal de vídeo compuesto estamos preparados para entender los detalles técnicos del sistema Macrovisión.

MACROVISIÓN: UN VISTAZO MÁS A FONDO

        La mejor fuente de información que conozco sobre este tema es MacroVision FAQ, de Antti Paarlahti. La siguiente descripción está basada en el texto de este finlandés, tras haber comprobado algunas partes con mi recién adquirido osciloscopio (de segunda mano, claro). Me centraré únicamente en el formato PAL, que es que se utiliza en España y el único que he podido observar. Los usuarios de otros formatos pueden acceder directamente al documento mencionado anteriormente. Sin embargo, la idea subyacente a esta explicación es válida para cualquier formato.

        Como habíamos visto al principio, Macrovisión inserta unos fuertes pulsos (que llegan a superar en un 15 % el nivel de máxima intensidad de una señal de luminancia normal) en las primeras líneas de la imagen, una zona que no se representa en pantalla. Las emisoras de televisión reservan esas líneas para transmitir la información de teletexto. En una cinta de vídeo grabada con una videocámara casera estas líneas suelen estar en negro. En la figura 4 vemos el aspecto de estas primeras líneas en una cinta protegida con Macrovisión (concretamente, he realizado el conteo de líneas con "El rey león"). He representado los dos campos superpuestos, ya que así es como se ve en la mayor parte de osciloscopios, el mío y el de Antti Paarlahti incluidos. De esta manera, empezando a contar al comienzo del sincronismo vertical, los sincronismos de línea impares corresponden al primer campo y los pares al segundo. Vemos entonces que los pulsos parásitos se encuentran aproximadamente entre la línea 8 y la 19 de cada campo. En el dibujo aparecen diferenciadas dos regiones distintas de Macrovisión. Lo único en que se diferencian es en la forma en que varían con el tiempo. Más adelante volveremos sobre esto.

Fig. 4. Comienzo de cuadro PAL con pulsos de Macrovisión.

        La figura 5 muestra una de las líneas "contaminantes". Podemos apreciar en ella  que la señal de Macrovisión no sólo consiste en fuertes picos por encima del nivel de blanco, sino que también descienden por debajo del nivel de negro, formando falsos sincronismos durante los primeros 40 microsegundos, aproximadamente. Esta señal no ocupa toda la línea ya que, de ser así, el aparato receptor podría ver afectados sus circuitos de sincronismo horizontal por estos falsos pulsos. De hecho, como he mencionado al principio de este artículo, existen televisores sensibles a Macrovisión, en los que la parte superior de la imagen se ve distorsionada debido al desajuste de sincronismos. Este problema puede ser solucionado con el supresor de Macrovisión que explicaré más adelante.

Fig. 5. Línea con pulsos de Macrovisión.

        Ya he mencionado que las señales de Macrovisión varían con el tiempo para impedir el uso de métodos sencillos en la regeneración de la imagen. Esta variación está representada en la figura 6. Aquí es donde se aprecia la diferencia entre la dos regiones mencionadas anteriormente. La altura en el gráfico indica la intensidad de las señales de luminancia, los falsos sincronismos no varían de forma. El ciclo completo, como se puede observar, tiene un periodo de unos 20 segundos (los tiempos son aproximados). Sin embargo la intensidad de la imagen de la cinta copiada no varía exactamente según este patrón, ya que el circuito AGC reacciona más lentamente al amplificar la señal (cuando la señal es débil) que al atenuarla (cuando es fuerte). Lo primero tarda unos pocos fotogramas y lo segundo unas pocas líneas.

Fig. 6. Variación de la intensidad de los pulsos con el tiempo.

CÓMO ELIMINAR LA PROTECCIÓN

        No existe una manera realmente sencilla y a la vez barata de suprimir la señal de Macrovisión. Podemos comprar un eliminador comercial , pero los precios rondan las 10.000 pesetas. Algunos se venden bajo el poco sugerente nombre de "restaurador de sincronismos". La solución recomendada, para quien sepa y pueda, es construirse uno. A continuación propondré una forma de hacerlo. Para comprenderlo requeriré del lector ciertos conocimientos de electrónica.

        He visto en alguna revista y en la Web varios diseños de circuitos supresores de Macrovisión. Muchos de ellos precisan de GAL's, PLD's, microcontroladores y demás componentes programables. La necesidad de   disponer de un programador o de tener que encargar dichos componentes "a medida" es un verdadero fastidio. El circuito que presento no utiliza componentes programables, y los que usa son muy comunes y baratos. Sin embargo también tiene su pequeño incordio, y es que es bastante necesario un osciloscopio para calibrarlo.
        El circuito, cuyo diagrama reducido aparece en la figura 7 (haz click sobre la imagen para verlo mejor), se basa en el conocido LM1881 como separador de sincronismos. Por la entrada "video in" llega la señal de vídeo compuesto contaminada  con los pulsos de Macrovisión. Antes de ser separados, los sincronismos falsos son eliminados por C1. Entre las salidas del LM1881 tenemos la de los pulsos de sincronismo vertical con niveles TTL, que utilizamos para disparar uno de los dos monoestables contenidos en el 4098. El tiempo de activación de este monoestable se ajusta mediante R4, y será el tiempo durante el que nuestro circuito inserte un nivel de negro en la señal de vídeo, es decir, el tiempo en el que aparecen las señales de Macrovisión. Para lograr esto, lo primero que hacemos es modificar la salida de sincronismo compuesto del LM1881 mediante los potenciómetros R3 y R5 y la resistencia R6. R3 servirá para ajustar la amplitud de los sincronismos, mientras que R5 ajustará la posición en altura de éstos. R5 debe ser un potenciómetro multivuelta, ya que de otro modo el ajuste sería demasiado crítico.
        Las señales de sincronismo recompuestas entran junto con la señal de vídeo original en uno de los 3 conmutadores electrónicos que incorpora el integrado 4053, cuyo selector está controlado por los pulsos procedentes del monoestable. De este modo, en el pin 14 del 4053 tendremos la señal de vídeo compuesto original, excepto cuando el monoestable esté activo, que tendremos únicamente unos pulsos de sincronismo limpios.
        Por último, la señal purificada es amplificada por el par de transistores Q1 y Q2, y es enviada al aparato receptor a través de un cable coaxial. En el diagrama ampliado muestro también cómo utilizar un típico 7805 para obtener los 5 voltios necesarios para la alimentación del circuito a partir de una tensión mayor.

Fig. 7. Un sencillo supresor de Macrovisión.

      A continuación se presenta la lista de componentes. Todos ellos son bastante baratos (el más caro es el LM1881) y muy comunes, así que no habrá ningún problema para su localización. Debemos tener en cuenta que IC2 e IC3 son integrados CMOS, con lo que debemos tener en cuenta las precauciones necesarias acerca de descargas electrostáticas y sensibilidad al ruido. Respecto a esto último, recomiendo encerrar el circuito en una caja metálica o forrada interiormente de papel  aluminio puesto a masa. Podemos utilizar un conmutador doble para alimentar el circuito y a la vez seleccionar cuál de las dos señales, modificada o sin modificar, estará presente a la salida.

        Es posible que no necesitemos todo lo que aparece en la lista. Por ejemplo, yo he alojado mi circuito en el interior del propio vídeo, aprovechando los 5 voltios de la fuente de alimentación de éste. He añadido un conmutador deslizante en la parte trasera del aparato, donde se escoge entre la señal modificada o sin modificar. Para hacer algo así debemos investigar un poco la placa de nuestro vídeo y averiguar dónde se encuentran las líneas de alimentación y qué pista debemos cortar para intercalar en ella nuestro circuito. Si lo hacemos bien el supresor de Macrovisión actuará tanto en la salida del euroconector como en la salida modulada en UHF. Podéis bajar mi diseño de la placa y su máscara para fotograbado. No es que sean una maravilla, pero es todo lo que pude hacer, dados mis escasos conocimientos acerca del Protel PCB (ahora me he pasado al Orcad Layout).
        Como ya he mencionado, es bastante importante utilizar un osciloscopio para la calibración de los tres potenciómetros del circuito, sin embargo es posible que, con un poco de paciencia, se pueda lograr el mismo resultado observando la imagen en un televisor, a ser posible en uno que tenga ajuste del sincronismo vertical.

        Por último me queda decir que, como de costumbre en este tipo de circuitos, no puedo garantizar que funcione a la perfección en todo tipo de vídeos y televisores. Lo que sí es seguro es que no puede suprimir la protección de todo tipo de películas. No funciona, por ejemplo, con "El Rey León", ni con "Pulp Fiction" (en la página A Implementation of Macrovision remover se pueden ver los nuevos pulsos que incorpora el sistema de Macrovisión del "Rey León"). Pero puedo asegurar que funciona perfectamente con  "El Show de Truman", "Star Wars: La Amenaza Fantasma", "El Milagro de P.Tinto", "Parque Jurásico", "Los Caballeros de la Tabla Cuadrada" y muchas otras.
      Para cualquier duda, corrección o sugerencia, no dudes en escribirme un mail.

JMB 24-10-2000
juanmb@bigfoot.com