專利名稱：解碼數字圖像和音頻信號的設備與方法
背景技術：
I.發(fā)明領域此項發(fā)明與編碼數字和音頻圖像有關。更具體地說，此項發(fā)明與在數字電影系統中解碼數字圖像和音頻信息的設備與方法有關。發(fā)明進一步與從中心設備到多個顯示投影儀或顯示系統中電子音頻/視頻節(jié)目的編碼、壓縮、存儲、解密、解壓縮縮、解密和控制播放有關。
II.相關技術描述幾十年來，電影工業(yè)依靠了賽璐珞膠片的復制、發(fā)行和投影而把獨創(chuàng)的節(jié)目資料送到全國和全世界地域上不同的影院。很大程度地，電影資料的發(fā)行的方法和機制保持著相對的不變。
在

圖1中說明了現在影片復制和發(fā)行的過程。影片復制通常由特質照相底片開始的。在電影攝影棚50，電影編輯器52在產生最初影片的過程發(fā)生之后產生主影片拷貝。從這個主影片拷貝中，影片復制元件54就產生被稱作為發(fā)行膠片的東西，從它就批量生產發(fā)行版本了(稱為“正片”)。根據發(fā)行的大小或電影發(fā)行期望拷貝數，可以有更多中間步驟或在每個階段產生多種拷貝。如影院56所例證的，通過信使和其他物質手段把影片正片分發(fā)到不同影院。在影院56，通過用電影投影儀58把圖像從膠片反射到顯示屏表面上的方式播放影片。在這個傳統的系統中，一般通過音頻編輯系統51產生多磁道音頻節(jié)目并與電影圖像一起印于膠片上以使影院投影系統中在影院音響系統57上可以與電影同步播放聲道。
雖然在圖1顯示的發(fā)行過程可以很好地實現，但是還是有固有的限制。由于電影賽璐珞材料的使用以及影片媒介帶寬的限制，在提供高保真多信道音頻節(jié)目的能力上有所限制。這樣，在制作大量電影副本上有高的花費，這要為每個特寫長度的影片花費幾百美元。在相應于物理上把大筒的賽璐珞膠片分發(fā)到大量的和增長的影院場所上也有花費、復雜性和延遲。并且，在電影影院工業(yè)中增長的趨勢是所謂“多元”影院場所的發(fā)展，在里面多個放映廳一起位于或坐落于單個的影院場所。在多元結合體中每個放映廳都可以在其他放映廳放映電影的同時放映電影。
由于制作的大量副本，阻止非法復制和資料的偷竊變得越來越困難。估計電影業(yè)每年由于盜版和偷竊的收入損失達到了數十億美元。此外，由于積塵、磨損、熱變化和其他可知因素，復制的影片資料會隨著時間漸漸退化。最后，管理費用和其他花費也要包括在影片資料漸進的破環(huán)中，它可以包含受控危險的資料。
新出現的技術正使為現在電影發(fā)行問題提供可選的方法成為可能。例如，現在可用衛(wèi)星傳輸方法，雖然它們現在對于高質量音頻/視頻(AV)資料的發(fā)行在商業(yè)上是不可行的。由于電影節(jié)目的發(fā)行本質上是對洲范圍廣播的特殊類型，所以有著固有優(yōu)點的衛(wèi)星發(fā)行方法對如此寬地域的廣播對于電影發(fā)行好像基本是適當的。然而，為了實時傳輸優(yōu)質的AV信號，需要的數據速率(以每秒比特計)是在15億比特每秒的量級上。這個高數據速率需要容量相當于整個衛(wèi)星來傳輸一個單獨的節(jié)目，這是非常昂貴的。此外，可選的發(fā)行技術還不能提供用賽璐珞膠片所達到的圖像質量和投影亮度。競爭的技術通常包括在不同磁或光媒介中記錄音頻/視頻(AV)信號以顯示在視頻監(jiān)視器、電視或投影設備上。這些技術由于帶寬的限制不會提供影片的質量。
除了通過衛(wèi)星傳輸必要信息的能力外，接收的信息必須用高質量的投影儀顯示出來，這在以前是無法得到的。此外，基于衛(wèi)星的傳輸和接收器系統的是昂貴的，并且是從現有電影發(fā)行和顯示方法中的根本變化?？梢愿杏X到如此根本的變化可以不是從開始就在商業(yè)上是可接受的。
在數字技術中的進步也產上了革命性的發(fā)行理念，由此節(jié)目資料將以數字化的形式電子化地存儲，而不是在光膠片媒介中。數字化的圖像可以被分配于不同磁介質，或小型光盤，或通過有線、光纖、無線的或衛(wèi)星通信系統傳送。有多種DVD-ROM存儲格式，存儲容量范圍從大約4.5GB到大約18GB。大于大約9GB存儲容量的DVD-ROM存儲格式是在雙面磁盤上實現的。嚴格說來，必須手動翻轉高存儲容量的DVD-ROM磁盤來訪問來自磁盤第二面的存儲信息。
圖像磁道為大約40Mbps音頻和控制信息大約八Mbps的平均圖像壓縮比特率一部平均兩小時的電影需要接近45GB的存儲空間。這樣，即使實現了高存儲容量DVD-ROM磁盤，兩小時的電影為了足夠的容量也需要使用多個DVD-ROM磁盤。
進一步對于播放，平均兩小時的DVD-ROM電影需要以大約每秒6兆字節(jié)或大約48Mbps輸出信息。雖然一些已有的DVD-ROM裝置宣稱是8MB每秒的傳輸速率，但這樣裝置的質量和可靠性也是未知的。這樣，就沒有保證如此的DVD-ROM裝置能可靠地維持6MB每秒的傳輸速率。
為了減少高質量電子圖像存儲的數據速率需要，就開發(fā)了壓縮算法。一個在保持圖像信號質量的同時能提供重大壓縮的數字動態(tài)圖像壓縮技術使用了編碼離散余弦變換(DCT)系數數據的自適應大小塊和子塊。這項技術以下被稱作為自適應塊大小離散余弦變換(ABSDCT)的方法。選擇自適應塊大小以利用因一幀圖像數據內的信息而存在的冗余。在專利號為5021891題為《自適應塊大小圖像壓縮方法與系統》美國專利中揭示了這項技術，它已轉讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。DCT技術也在專利號為5107345題為《自適應塊大小圖像壓縮方法與系統》的美國專利中，它已轉讓給本發(fā)明的受讓人，在此引述供參考。此外，ABSDCT技術與差分四叉樹變換技術的結合應用在專利號為5452104、題為《自適應塊大小圖像壓縮方法與系統》的美國專利中有論述，它也已轉讓給本發(fā)明的受讓人，在此引過供參考。在這些專利中揭示的系統使用了幀內編碼，圖像序列的每一幀都經過編碼而無須理會任何其他幀的內容。
使用數字電子形式的影片信息的發(fā)行確實增加了快速低成本復制而無質量下降的潛力。然而，與相應于數字技術的“復制的不費力”一起，還存在確保信息以阻止有用信息被傳送到未授權方的方式編碼的加密技術。
諸如ABSDCT壓縮技術的技術，高級投影設備和電子加密方法提供了“數字電影”系統的可能性。一般說來，數字電影就是涉及為了存儲、傳輸和放映的目的已轉換成數字電子表示的高質量電影節(jié)目的電子發(fā)行和顯示。數字電影系統會克服許多現有電影發(fā)行過程的限制。數字系統不會受到賽璐珞膠片經受的過期的質量下降。進一步地，數字系統實質上消除了賽璐珞膠片的偷竊和違法復制，并更進一步提供了在數字系統本身內實施安全措施的可能性。然而，電影業(yè)和相關領域還沒有開發(fā)完整的數字電影系統。
幾個要點和問題還要解決。新的數字電影系統需要保護的改進形式以阻止影院偷竊。有多個放映廳的影院聯合體已變得更大，努力提供更大的經濟的回報，導致了更復雜的播放日程表和更多的放映一特定電影的地方。這可能需要許多附加的電子拷貝提交給影院以用現有技術以相應的復雜性和操作成本來播放。
發(fā)行信道和機制仍舊由以上討論的老的賽璐珞膠片復制和發(fā)行技術所確定。需要新技術來充分利用提議的數字電影處理，以在以合格的成本提供增加的日程和發(fā)行靈活性時減少拷貝、提供對市場的更快發(fā)布及在發(fā)行中更新產品。同時，一些電影制作者，工作室和影院管理者想要增加對發(fā)布和發(fā)行的集中控制，并能拓展到更新的市場。例如，理想的是能提供影片和其他有可選聲道的音頻-視頻演播來以更節(jié)約成本的方式來應對越來越多的多語言或可選語言的觀眾市場。
所需要的是某一技術與編碼、加密、存儲和數字圖像及音頻節(jié)目的管理的設備與方法的綜合。這些目標通過本發(fā)明以下述方式來實現。
發(fā)明概述此項發(fā)明是一種設備與方法，在其中處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像并被傳輸到那里的編碼信號以啟動圖像的顯示，設備包含配置為接收存儲媒介的存儲設備；及配置的從存儲媒介中接收壓縮加密編碼信號的解碼器。解碼器進一步包含配置為壓縮加密編碼信號解密的解密器及配置為從解密器中接收壓縮編碼信號和解壓縮壓縮編碼信號以使能進行圖像顯示的解壓縮器，解壓縮器使用反向自適應塊大小離散余弦變換壓縮技術。本發(fā)明的方法是處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像并被傳輸到那里的編碼信號以啟動圖像的顯示的方法，方法包含的步驟有從存儲媒介中檢索壓縮加密編碼信號、壓縮加密編碼信號解密以產生壓縮編碼信號以及解壓縮壓縮編碼信號以啟動圖像顯示，解壓縮的操作使用反向自適應塊大小離散余弦變換壓縮技術。
因此，該設備和方法規(guī)定了圖像和/或音頻信息的解碼、解密和解壓縮，一般是以節(jié)目資料的形式。在中心設備或集線器，節(jié)目資料被數字化壓縮、加密和存儲以為資料發(fā)行到一個或更多放映廳或影院場所進行節(jié)目的大屏幕放映做好準備。節(jié)目資料一般包含電影圖像、時間同步的音頻節(jié)目和/或其他相關的信息，諸如對于弱視觀眾的視頻提示磁道、對于外語和/或弱聽力觀眾的字幕、廣告或多媒體時間提示信道。節(jié)目資料可以是長時間的(如故事片長度的電影)、短時間的(如電影預告片或商業(yè)廣告)或靜止圖像(如用作廣告和宣傳的)。音頻和其他相關節(jié)目不需要與圖像信息時間同步或與圖像信息一起存儲，比如背景音頻節(jié)目和廣告的情況。
在中心集線器，為發(fā)行處理節(jié)目信息?？梢允褂枚ㄎ辉谥行募€器或選擇性位置的源發(fā)生器產生來自模擬或數字輸入的電子音頻和圖像信號。源發(fā)生器可以包含產生電子圖像信號的電視電影機和產生電子音頻信號的音頻讀取器?？蛇x擇地，電子信號可以直接從電子相機或其它電子源提供，比如基于計算機的圖像發(fā)生系統。
電子圖像和音頻信號然后由壓縮器/加密器進行處理。此外，壓縮器/加密器可以定位在中心集線器或與源發(fā)生器相同的設備中，例如制作攝影棚?？梢允褂靡阎膭討B(tài)壓縮技術在存儲媒介上存儲圖像和音頻信息?？梢允褂帽热缭?452104、5107345和5021891中描述的ABSDCT方法的壓縮技術。存儲媒介可以是任何一種高容量電子磁帶、磁或光存儲設備，比如CD、DVD或硬盤或網絡附加存儲。此外，一些信息可以改在有線、光纖、無線或衛(wèi)星通信系統上傳輸?？梢杂靡陨戏椒ɑ驑藴蕯底忠纛l壓縮算法壓縮音頻信號并存儲在相似設備上。
加密技術包括時變電子密鑰值和/或數字控制字序列的使用，它是提供給授權接收器和投影儀的。此外，可以把數字簽名和“水印”加到圖像和/或音頻信號中。水印對于普通觀眾是不可察覺的，但是可以被用來在非實時或靜止幀播放分析時來識別節(jié)目未授權拷貝的來源。在使用秘密算法專用密鑰和發(fā)送到影院的安全信息的獨立解密器單元產生對解密圖像和/或音頻信息必要的解密信息。一般圖像和音頻信號是分開加密的。通過把圖像和音頻部分看成分開的節(jié)目，不同音頻節(jié)目可以以各種原因與圖像節(jié)目結合，比如不同的語言。
壓縮和加密信號也存儲在存儲媒介上或提供從中心集線器傳輸。如果是傳輸的，那么調制/傳輸技術可以加上前向糾錯信息并調制數據流用于傳輸。傳輸可以在任何一種有線或無線通信上，比如陸地電纜，光纜、衛(wèi)星、英特網或其他方法。
中心集線器進一步包括網絡管理。網絡管理可以包括控制處理器用來管理在編碼器和影院子系統兩者中的總操作，包括存儲的控制、播放/顯示、安全性和全面監(jiān)視/控制和網絡管理功能。網絡管理能在中心或分布的全自動控制、半自動控制或人為干預下進行工作。
在網絡管理的控制下，存儲節(jié)目資料和附加控制信息并傳輸到影院子系統。網絡管理也包括把所傳輸的節(jié)目的身份通知給影院子系統的控制方法。此外，還提供控制方法控制所接收的節(jié)目的每個影院子系統的選擇存儲。
在影院子系統，存儲設備從集線器接收存儲媒介。播放模塊從存儲媒介中讀取信息，監(jiān)控存儲信息的錯誤并請求包含錯誤的任何部分信息的重新傳輸。影院子系統，比如影院管理，使用通信路徑(從影院子系統到中心集線器)請求重新傳輸。通信路徑可以使用電話網絡、衛(wèi)星信道，英特網或任何一種通信方法。
在影院管理的控制下，在影院子系統中的存儲設備可以規(guī)定節(jié)目資料的本地集中存儲。存儲設備可以包含存儲媒介比如DVD光盤，可移動硬盤或硬盤序列(JBOD)模塊。存儲設備在一個時間可以存儲幾個節(jié)目。存儲設備可以通過局域網(LAN) (電子或光的)連接，它是以這樣的方式連接的任何節(jié)目可以在任何授權的投影儀上播放和上演。同樣的節(jié)目也可以同時在兩個或更多投影儀上播放。把節(jié)目資料從存儲設備通過使用不同LAN結構的的局域網(LAN)發(fā)送到指定的放映廳。為了這個描述的目的，假設使用了結合中心網絡交換結構的LAN。然而，其他種類的LAN結構對于這個子系統也是可以的。
在播放模塊對節(jié)目資料進行排序后，解碼器就解壓縮和解密或解碼節(jié)目資料。解壓縮和解密算法根據在中心集線器使用的壓縮和加密技術。用放映廳中的投影儀顯示解壓縮/解密的信息，而用電子音響子系統呈現音頻信號。
影院管理一般控制投影操作的所有方面，包括接收節(jié)目存儲、節(jié)目信號的解壓縮和解密和節(jié)目資料的顯示。影院管理也可以控制允許每個節(jié)目播放的時間和/或數量?？梢赃x擇地，顯示過程的控制可以定位在本地的投影儀、遠距離控制單元或在中心集線器或其他集中部件控制下。此外，影院管理可以配置為綜合投影操作和其他影院操作，比如檢票、售票、宣傳、標志、環(huán)境控制、燈光、音響系統操作等等。每個影院子系統也可以包括共享相同存儲和控制功能的多個放映廳模塊用于靈活且節(jié)約成本的演播選項。
數字加密的使用提供固定的安全措施。使用密碼技術提供端到端的加密數據傳輸。也就是說，在源發(fā)生器加密圖像和/或音頻信息并在影院子系統播放期間解密它們。除了電子安全措施以外，物理安全措施可以提供節(jié)目資料的附加保護。
物理安全措施對于保護解壓縮/解密信號防止在影院子系統投影儀放映之前被“偷錄”。在一個實施例中，解密/解壓縮功能被放置在安全獨立的底盤中，底盤以以下方式物理地被放在或放入投影儀中一般沒有授權訪問是不可移動的并且這種方式物理上阻止了對解密信號的探尋。另外，進入安全環(huán)境或底盤的侵擾會引起刪除或擦去密碼密鑰信息以及另外刪除或改變在任何投影儀端口提供的數字數據以防止復制。
因此，提供設備與方法是為了數字和音頻信息的解碼、解壓縮和解密，也是為了監(jiān)視和控制這樣的設備的管理功能。
附圖簡述當發(fā)明和其中涉及的特征始終都與相應的識別的圖結合在一起，從以下提出的詳細描述中此項發(fā)明的特征、對象和優(yōu)點將會變得明顯，其中圖1是傳統電影發(fā)行系統的方塊圖；圖2是此項發(fā)明的數字電影設備的實施例的高級方塊圖；圖3是基于影片的源發(fā)生器的方塊圖4是壓縮器/加密器的方塊圖；圖5是網絡管理的方塊圖；圖6是說明集線器內部網絡和中心集線器冗余的方塊圖；圖7A-E是存儲設備的方塊圖；圖8是使用多個連續(xù)磁盤播放器和回放播放器的存儲設備的方塊圖；圖9是使用多個并行磁盤播放器和回放播放器的存儲設備的方塊圖；圖10是使用磁盤盒和回放播放器的存儲設備的方塊圖；圖11是使用可移動硬盤作為存儲設備的的影院子系統的方塊圖；圖12是影院管理的方塊圖；以及圖13是使用JBOD模塊作為存儲設備的影院子系統的方塊圖。
較佳實施例詳述此項發(fā)明包含設備與方法，有時在這里被稱作為“數字電影”，是為了音頻/視頻的電子解碼、解壓縮和解密，比如在影院系統、影院、影院聯合體和/或演出系統中的電影。
數字電影結合了在圖像和音頻壓縮、投影技術、加密方法和許多其他領域中的創(chuàng)新。設計數字電影來代替現今賽璐珞膠片物理發(fā)行到每個播放和投影場所比如影院或遙遠的放映廳的方法。數字電影擺脫了賽璐珞膠片復制的需要并提供了特別音頻/視頻質量和固定安全的措施的潛力。節(jié)目可以被傳輸到影院并存儲在存儲設備上，比如可移動硬盤(RHD)或數字通用磁盤(DVD)，以在以后放映。
當發(fā)明被相同地應用于圖像和音頻信息到不同放映場所比如室外比賽場、免下車影院聯合體、市放映廳、學校、特別餐廳等的演出中時，示例的影院或影院聯合體是為了以下討論的清楚。本領域的熟練人員都將容易理解此項發(fā)明怎樣應用于其他種類的場所。
圖2說明了本發(fā)明的數字電影設備100。數字電影設備100包含兩個主要的系統至少一個中心設備或集線器102和至少一個演出或影院子系統104。集線器102和影院子系統104是與待決的1998年5月8日送交的美國專利申請系列號09/075152的設計相類似的，它已轉讓給此項發(fā)明的同一個受讓人，在此引用供參考。
在一個實施例中，圖像和音頻數據被壓縮并存儲在存儲媒介上，并從集線器102分送到影院子系統104，一般地，在接受圖像和音頻信息的放映場所的網絡中為每個影院或放映場所使用一個影院子系統，且該系統包括一些中心設備，還有每個演出放映廳使用的特定設備。
在中心集線器102中，源發(fā)生器108接收影片資料并產生影片的數字版。在壓縮器/加密器(CE)112壓縮和加密數字信息，并通過集線器存儲設備116把它們存儲在存儲媒介上。網絡管理120監(jiān)控和發(fā)送控制信息給源發(fā)生器108、CE112和集線器存儲設備116。條件訪問管理124提供特別電子密鑰信息以使只有特定的影院才被授權放映特定節(jié)目。
在影院子系統104中，影院管理128控制影院管理132。根據從影院管理132接收的控制信息，影院存儲設備136傳輸存儲在存儲媒介上的壓縮信息到播放模塊140。播放模塊140從影院存儲設備126接收壓縮信息，并準備將壓縮信息賦予預定的序列、大小和數據速率。播放模塊140把壓縮信息輸出到解碼器144。解碼器144從播放模塊140輸入壓縮信息，并進行解密、解壓縮和格式化，且輸出信息到投影儀148和音響模塊152。投影儀148在投影器上播放信息，而音響模塊152在音響系統上播放聲音信息，兩者都在影院管理132的控制下。
在操作中，源發(fā)生器108提供數字電子圖像和/或節(jié)目給系統。通常，源發(fā)生器108接收影片資料并產生包含數字信息或數據的磁帶。以很高的分辨率數字地掃描影片以產生電影或其他節(jié)目的數字化版。通常，當眾所周知的數字音頻轉換處理產生節(jié)目的音頻部分時“電視電影”過程產生圖像信息。正在處理的圖像不需要從影片中提供，但可以是單獨的圖片或靜止幀類型圖像，或一系列幀或圖片，包括那些作為變化長度的電影放映的。這些圖像可作為一系列或一組表示，以產生被稱作為圖像節(jié)目的產物。另外，還可以提供其他資料比如對于弱視觀眾的視頻提示信道、對于外語和/或弱聽力觀眾的字幕或多媒體時間提示信道。相似地，單獨或幾組音響或錄音被用來形成期望的音頻節(jié)目。
可以選擇地，高清晰度數字相機或其他可知的數字圖像發(fā)生設備或方法都可以提供數字圖像信息。直接產生數字圖像信息的數字相機的使用對于以充分快速或同時發(fā)布的直播事件捕捉來說是特別有用的。計算機工作站或相似設備也能被用來直接產生將要發(fā)布的圖形圖像。
數字圖像信息或節(jié)目被送到壓縮器/加密器112，它是利用預選可知的形式和過程壓縮數字信號，減少了對于重新以很高質量產生原始圖像必要的數字信息量。在一個較佳的實施例中，使用ABSDCT技術壓縮圖像源。在上面提到的美國專利號5021891、5107345和5452104中提出了ABSDCT壓縮技術。音頻信息也可以用標準技術數字壓縮，并可以與壓縮圖像信息時間同步。然后用一個或更多安全的電子方法加密和/或編碼壓縮的圖像和音頻信息。
網絡管理120監(jiān)控壓縮器/加密器112的狀態(tài)，并把壓縮信息從壓縮器/加密器112指引到集線器存儲設備116。集線器存儲設備116由一個或更多存儲媒介組成(在圖8中所示)。存儲媒介可以是任何種類的高容量數據存儲設備，比如數字通用磁盤(DVD)或可移動硬盤(RHD)以及進一步如這里所述的。一旦壓縮信息存儲到存儲媒介的上，存儲媒介被物理地傳送到影院子系統104，并特別地傳送到影院存儲設備136。
在可選的實施例中，壓縮圖像和音頻信息均以互相獨立不鄰近或分開的方式存儲。也就是說，提供了一種壓縮和存儲與圖像信息或節(jié)目相應的但是時間上隔離的音頻節(jié)目的裝置。當使用此項發(fā)明同時處理音頻圖像時就沒有這個需要了。預定的識別器或識別機制或方案被用于在適當的時候互相結合相應的音頻和圖像節(jié)目。這允許了在需要時在演出的時候或在演出期間一個或更多預選地音頻節(jié)目與至少一個預選的圖像節(jié)目的連接。也就是說，即使初始時與壓縮圖像信息不同步時，在節(jié)目放映時連接和同步壓縮音頻。
進一步，保持音頻節(jié)目和圖像節(jié)目分開考慮了從音頻節(jié)目到圖像節(jié)目的多種語言，無需為每種語言重設圖像節(jié)目。此外，保持分開的音頻節(jié)目考慮了多揚聲器配置的支持，無需與圖像節(jié)目交織多個音頻磁道了。
除了圖像節(jié)目和音頻節(jié)目以外，獨立的宣傳節(jié)目或推銷節(jié)目可以被加入系統。通常，宣傳資料比正片節(jié)目在更大的頻率上改變。單獨的推銷節(jié)目的使用允許宣傳資料無需新的正片圖像節(jié)目就能更新。推銷節(jié)目包含信息比如在影院中放映的廣告(幻燈片、音頻、木偶戲或相似物)和預告片。由于諸如DVD或RHD存儲介質的高存儲量，可以存儲成千片或條的廣告。高存儲量考慮了專用化，就如特定幻燈片、廣告或預告片可以在特定影院為目標客戶放映。
雖然圖2說明了在存儲設備116中的壓縮信息和物理地傳送存儲媒介到影院子系統104，但也應該明白壓縮信息或其中部分可以用任一無線或有線傳輸方法傳輸到影院存儲設備136。傳輸方法包括衛(wèi)星傳輸，眾所周知的多點傳輸、英特網訪問節(jié)點、專用電話線或點對點光纖網絡。
中心集線器102的處理塊的實施例在圖2-9說明并在這里描述。源發(fā)生器108在圖3中說明。在圖3中，源發(fā)生器108數字化影片圖像源156比如35毫米電影膠片并在磁帶上存儲數字形式。源發(fā)生器108包含接收影片源156和從影片源156產生數字圖像的高清晰度(HD)“電視電影”設備或過程164。電視電影處理在電影業(yè)內是眾所周知的，并且?guī)讉€商業(yè)上可以提供的服務或設備中的任何一個都可用來執(zhí)行這個過程。然而，在較佳實施例中，如本領域的人士所知，使用高分辨率電視電影過程以至于近來與CINTEL或Philips BTS生產的設備可用。當設計服務時使用的和設備的特定選擇是根據成本和眾所周知的因素確定的。也可以根據目標觀眾、可用的投影設備和場所來使用可選的分辨率，包括需要降低數據速率用于衛(wèi)星傳輸。
如果原始影片156是標準形式的35毫米源，那么在圖像上使用每秒24幀的電視電影過程進行這個過程。電視電影過程的數字輸出可以用高數據速率磁帶記錄器存儲，或馬上壓縮和/或加密并用低數據速率磁帶記錄器或其他可知的圖像存儲系統和媒介存儲。
由于電視電影只處理圖像，所以輸出源的音頻部分被單獨于圖像進行處理。如果音頻源是以模擬形式的，那么通常在磁帶168上提供它到音頻讀取器以數字化。在一個實施例中，數字音頻高達十二條的磁道通過多路器176與數字圖像結合。把復用信號和圖像節(jié)目一起存儲在如高密度數字視頻磁帶記錄器180的存儲媒介上或相似的高容量數字存儲系統上。如上所述，可選擇地，音頻節(jié)目可與圖像節(jié)目分開存儲和處理，但要包括時間同步信息以適當地考慮在投影放映廳播放系統與圖像節(jié)目結合契合的時間?？梢园褧r間同步信息存儲在圖像節(jié)目、音頻節(jié)目或獨立的控制節(jié)目上。
雖然示為中心集線器的部分，但是應該知道可以把源發(fā)生器108定位在與中心集線器102不同的設備。其他設備就要適合于從磁帶、磁或光源產生數字信號?？蛇x擇地，源發(fā)生器108可以包含有安裝磁或光存儲設備的數字相機或直接產生數字源資料的其他圖像生成的數字裝置(比如用作計算機產生的圖像或特別效果的)。源發(fā)生器108也可以包含靜止圖像的數字系統，比如光掃描儀或用于35毫米膠片或照片的圖像轉換器。因此，比如為了特殊效果的通常的或專門的攝影棚或參與圖像節(jié)目準備和顯示的其他設備，可以產生期望的數字資料，然后再把它傳輸到集線器102以進行進一步處理或傳輸。
在圖4中說明了壓縮器/加密器112的方塊圖。與源發(fā)生器108相似，壓縮器/加密器系統112可以是中心集線器102的部分或定位在獨立設備中。例如壓縮器/加密器112可以和源發(fā)生器108一起放置在電影或電視生產攝影棚里。另外，對圖像或音頻信息或數據的壓縮過程可以以可變速率過程執(zhí)行。
壓縮器/加密器112接收由源發(fā)生器108提供的數字。在進一步處理之前數字圖像和音頻信息被存儲在幀緩沖器(沒有顯示)里。
將數字圖像信號傳遞到圖像壓縮器184。在較佳實施例中，圖像壓縮器184使用在以上提到的美國專利號5021891、5107345和5452104中描述的ABSDCT技術來處理數字圖像信號。
在ABSDCT技術中，色彩輸入信號一般是YIQ模式，其中Y是亮度或明亮度分量，而I和Q是色度或色彩分量。也可以利用其他格式比如YUV或RGB格式。由于眼睛對于色彩的低空間敏感度，ABSDCT技術通過在橫向和縱向上每方向兩個的因子子抽樣色彩(I和Q)分量。因此，用四個亮度分量和兩個色度分量來表示圖像輸入的每個空間段。
每個亮度和色度分量被傳遞到塊交織器。一般一個16×16的(像素)塊被送進塊交織器，它將每個16×16塊內的圖像抽樣進行排序或組織來產生數據的塊和合成子塊以進行離散余弦變換(DCT)分析。DCT算子是一種將時間抽樣信號轉換到相同信號的頻率表示的方法。通過轉換到頻率表示，顯示DCT技術可以涉及很高水平的壓縮，因為量化器可被設計成利用圖像的頻率分布特性。在一個較佳實施例中，把一個16×16的DCT用于第一階，把四個8×8的DCT用于第二階，把16個4×4的DCT用于第三階，把64個2×2的DCT用于第四階。
DCT的操作減少了視頻來源中固有的空間冗余。在進行DCT之后，大多數視頻信號能量都趨向集中于幾個DC系數中。
對于16×16的塊和每個子塊，分析轉換的系數以確定編碼塊或子塊所需的比特數。然后選擇需要最少比特數編碼的塊或子塊的組合來代表圖像片斷。例如，可以選擇兩個8×8的子塊，六個4×4的子塊和八個2×2的塊來代表圖像片斷。
然后適當地把選擇的塊或子塊的組合按序排列。接著DCT的系數值就可以在準備傳輸中接收進一步的處理比如頻率加權、量化以及利用已知技術的編碼(比如可變長度編碼)，但不僅限于這些。然后把壓縮圖像信號提供到至少一個圖像加密器188。
一般將數字音頻信號傳遞到音頻壓縮器192。在較佳實施例中，音頻壓縮器192使用標準數字音頻壓縮算法處理多路音頻信息。把壓縮音頻信號提供到至少一個音頻加密器196?？蛇x擇地，可以在未壓縮的但仍是數字模式中傳遞和使用音頻信息。
圖像加密器192和音頻加密器196分別使用任一可知的加密技術加密壓縮的圖像和音頻信號?？梢允褂孟嗤虿煌募夹g加密圖像和音頻信號。在較佳實施例中，使用包含圖像和音頻節(jié)目的實時數字序列編碼的加密技術。
在圖像和音頻加密器192和196，通過使用時變電子密鑰信息(通常每秒變化幾次)的擾碼器/加密器電路處理節(jié)目資料。然后存儲或傳輸編碼節(jié)目信息，比如在空中無線連接中，對于任何不持有用于編碼節(jié)目資料或數字數據的相關電子密鑰的人這是不可翻譯的。
加密一般包括數字序列編碼或壓縮信號的直接加密。詞“加密”和“編碼”是交換使用的，并且可以理解為意思是使用任一密碼技術來編碼、覆蓋或直接加密使用由機密數字值(“密鑰”)產生的所述序列的數字串來處理不同源的數字數據串的任何手段，以致于不用機密密鑰值很難恢復原始數據序列。
每個圖像或音頻節(jié)目可以使用特定的通過演出場所或影院特別電子密鑰信息為影院或授權放映特定節(jié)目的演出場所提供和加密的電子密鑰信息。條件訪問管理124或CAM處理這項功能。在節(jié)目播放之前把進行解密存儲信息的放映廳需要的加密節(jié)目密鑰傳輸或另外送到授權的影院。值得注意的是潛在地在授權放映時間開始幾天或幾周之前傳輸存儲節(jié)目信息，以及就在授權放映時間開始之前傳輸或傳送加密圖像或音頻節(jié)目密鑰。也可以使用低數據速率鏈接或可攜存儲元件比如磁或光媒介磁盤、智能卡或其他有可擦除記憶元件的設備傳輸加密節(jié)目密鑰。也可以以這樣控制授權特定影院聯合體或放映廳放映節(jié)目的時間的方式提供加密節(jié)目密鑰。
每個接收加密節(jié)目密鑰的影院子系統104使用它的放映廳的特定密鑰解密這個值，并在存儲設備或其他安全記憶體中存儲這個解密節(jié)目密鑰。
當將要播放節(jié)目時，要使用影院或場所特定和節(jié)目特定密鑰信息，最好帶有在準備加密信號中解密器112中使用的均衡算法，以現在來實時解碼/解密節(jié)目信息。
回過去參照圖4，除了編碼，圖像加密器192可以往圖像節(jié)目添加“水印”，它通常在實質上是數字的。這包括在節(jié)目序列中插入的場所特定和/或時間特定可視標示符。也就是說，構造水印來表示授權的放映場所和時間，必要時為了更有效地追蹤違法拷貝的來源。水印也可以編程為在播放過程中頻繁的但是偽隨機的時間出現，并且對于觀眾來說是不可見的。水印在預設為正常的傳輸速率下在解壓縮圖像或音頻信息的演出期間知覺上是無法注意的。然而，當圖像和音頻信息以不同于正常速率，比如以更慢的“非實時”或靜止幀播放速率顯示時，水印就是可察覺的。如果發(fā)現了節(jié)目的非授權拷貝，那么授權機構會讀取數字水印信息，并且拷貝產生的影院可以被確定。這樣的水印技術也可以應用于或用來識別音頻節(jié)目。
壓縮或加密的圖像和音頻信號都被送到多路復用器200。在多路復用器200圖像和音頻信息與時間同步信息一起被多路復用以允許圖像和音頻串信息在影院子系統104以時間排列的形式播放。然后通過分組數據形成節(jié)目串的節(jié)目分組器處理多路信號。通過分組數據或形成“數據塊”，在影院子系統104(圖2)解壓縮期間就可以監(jiān)控節(jié)目串以發(fā)現解壓縮期間接收塊時的錯誤。通過影院子系統104的影院管理128可以發(fā)出請求來得到數據塊顯示的錯誤。因此，如果錯誤存在，那么只有小部分的節(jié)目需要被替換，而不是整個節(jié)目?？梢栽谟芯€或無線鏈接上處理小數據塊的請求。這為增強的可靠性和高效性作準備。
在此項發(fā)明的一個可選實施例中，節(jié)目的圖像和音頻部分被看作獨立不同的節(jié)目。這樣，不是使用多路復用器多路復用圖像和音頻信號，圖像信號被單獨分組。在這個實施例中，可以除掉音頻節(jié)目傳輸圖像節(jié)目，反之亦然。嚴格地說，圖像和音頻節(jié)目只在播放時間被集合成合并的節(jié)目。這考慮了以不同原因與圖像節(jié)目結合的不同音頻節(jié)目，比如不同語言、提供公開發(fā)行后的更新或節(jié)目變化，以適合在本地社會標準內等等。這個靈活分配音頻不同多路節(jié)目給圖像節(jié)目的能力為在已經發(fā)行和致力于現在用于電影業(yè)的更大的多文化市場中改變節(jié)目里減少成本是很有用的。
壓縮器184和192，加密器188和196，多路復用器200和節(jié)目分組器204可以通過壓縮/加密模塊(CEM)控制器208實現，這是設定為實現這里所述功能的軟件控制的處理器。也就是說，它們被配置為統一功能的硬件，包括不同的可編程電子設備或在軟件或固件程序控制下工作的計算器。它們可以利用一些其他技術，比如通過ASIC或通過一個或更多電路插件板集成可選擇地實現。也就是說，構造為專門硬件。
圖像和音頻節(jié)目串被送到集線器存儲設備116。CEM控制器208主要負責控制和監(jiān)控整個壓縮器/加密器112。CEM控制器208可以通過設定通用目的硬件設備或計算器執(zhí)行所需功能或通過使用專門硬件來實現。如這里所述，通過集線器內部網絡從網絡管理120(圖2)提供網絡控制給CEM控制器208。CEM控制器208使用可知的數字接口與壓縮器184和192，加密器188和196，多路復用器200和分組器204進行通信，并控制這些元件的工作，CEM控制器也可以控制和監(jiān)控存儲模塊116及這些設備間的數據傳輸。
存儲設備116最佳被構造為一個或多個RHD、DVD光盤或其他高容量存儲媒介，它一般是與影院子系統104(圖2)的影院存儲設備116有相似的設計。然而，被技術的普通技術人員會明白在一些應用中也可以使用其它媒介。存儲設備116在壓縮階段接收壓縮和加密的圖像、音頻和來自節(jié)目分組器204的控制數據。由CEM控制器208管理存儲設備116的工作。
現在參照圖5，說明了網絡管理120。網絡管理120控制和管理集線器102，可選擇地控制管理整個數字影院系統100，包括一個或更多影院系統104的部件的控制和監(jiān)控。集中控制以使網絡管理120管理系統的整個操作，包括傳輸，播放/顯示、安全的控制和全面的網絡管理功能?？蛇x擇地，可以實現在其中演出和影院系統中的處理器控制一些影院功能的分布管理系統。
網絡管理120包含至少一個網絡管理處理器212，它是數字電影系統100的中心控制器或“大腦”。一般網絡管理120基于標準平臺工作站或相似的可編程數據處理硬件。網絡管理處理器212管理集線器102的調度和安全方面。在網絡管理的控制下，將控制信息或節(jié)目的更新在節(jié)目放映時間之前從集線器102傳輸到影院子系統104。網絡管理處理器212也控制傳輸或到影院子系統104的節(jié)目的傳輸速率。根據節(jié)目的類型和傳輸信道或路徑的設計，傳輸速率可以是固定的或變化的。例如，這可以根據對于特定數據鏈接的傳輸速率。節(jié)目資料壓縮編碼的數據速率也可以對于不同的節(jié)目而變化，從而提供不同質量級別的壓縮。
網絡管理處理器212通過集線器內部網絡與集線器其他部分對接，集線器內部網通常使用標準多點網絡體系結構來實現。然而，可以使用其他可知的網絡設計和種類包括基于光的鏈接。在較佳實施例中，如參考圖6在這里所討論的，網絡管理系統112的以太網集線器216支持集線器內部網絡。
網絡管理120也可以包含調制解調器220，它提供一個到英特網或PSTN上的影院網絡的接口，并且一般包含一組撥號電話調制解調器、電纜或衛(wèi)星調制解調器、ISDN或蜂窩鏈接控制器或其他可知裝置。調制解調器220與網絡管理處理器212通過調制解調器服務器功能對接。調制解調器220用作從影院到中心集線器102的返回鏈接通信路徑的接收器。例如，在圖7中說明的影院管理128監(jiān)控影院子系統104的壓縮過程的質量并提供質量報告給網絡管理系統120?？梢酝ㄟ^影院請求從中心集線器102重新傳輸出錯的節(jié)目數據塊來使用返回路徑。此外，可以通過這個鏈接請求節(jié)目的額外放映或者節(jié)目資料的變化或更新。在可選實施例中，可以通過衛(wèi)星信道或另一低數據速率通信方法或通過英特網提供返回路徑。在這種情況下，適當的時候實現其他可知的對接裝置或設備，而不是調制解調器220了。
用戶接口224允許用戶直接控制網絡管理112從而整個集線器102和/或影院子系統104。用戶可以監(jiān)控集線器102的狀態(tài)并指示集線器不同模塊的定時。進一步，用戶接口224考慮了存儲設備116的不同實施例的配置，包括使用的存儲媒介的種類和節(jié)目如何存儲在存儲介質上以及在存儲媒介上的何處存儲。用戶接口224通常是有監(jiān)視器和鍵盤接口的個人電腦。
現在參照圖6，說明了集線器內部網絡228的方塊圖。集線器內部網絡228是中心集線器102的通信干線。集線器內部網絡228可以被內部拓展為運行IP協議組的以太局域網(LAN)。這樣，集線器內部網絡228就物理地互相連接壓縮器/加密器112、存儲設備116、網絡管理120、條件訪問管理124和可選的到以太集線器232的影院子系統104的影院管理128。集線器內部網絡228也可以包括冗余或備份部分以滿足在主要部分失效的情況下的可用性要求。就如同適合于本地或遠距離功能的特定功能劃分，也可以提供外部接口把中心集線器102和外部計算機網絡或通信系統相連接(如果需要)。
如圖2中說明的，影院子系統104至少用一個并且一般由影院管理128控制的多影院管理構造132。例如，把一些商業(yè)市場中影院構造為在一個地點有許多放映廳的影院聯合體，經常被稱作為多廳影院。存儲的壓縮信息可被傳輸到一個影院聯合體內的一個或多個放映廳模塊132。
放映廳模塊132包含影院存儲設備136、播放模塊140、解碼器144，以及投影儀148和音響模塊152。在操作中，影院存儲設備136含有在存儲媒介上的壓縮信息。在圖7中說明了存儲設備的不同實施例。一般，存儲媒介從集線器102到影院子系統104被物理地傳送，盡管預期部分信息可以從集線器102傳輸到影院子系統104。存儲媒介可以是一個或更多DVD光盤236(圖7A和7C)、一個或更多可移動硬盤240(圖7B)、在播放模塊(圖7D)中的內部硬盤(IHD)244、包含許多記憶元件的JBOD模塊248(圖8)或它們的任一組。
在使用DVD作為存儲媒介的實施例中，可使用多個DVD光盤236。在圖7A中說明了這個實施例。對于圖像信道有大約40Mbps的平均圖像壓縮比特率以及對于音頻和控制信息大約八Mbps的一部平均兩小時的電影需要接近45GB的存儲空間。如今的DVD-ROM存儲形式存儲容量范圍從大約4.5GB到大約18GB。大于大約9GB的存儲容量是雙面磁盤，它必須被翻轉來讀取磁盤的第二面。這樣，即使實現了高存儲容量的DVD-ROM磁盤，兩小時的電影也需要為了足夠容量來使用多個DVD-ROM磁盤。
如先前所述，最好將圖像信息與音頻信息分離。在圖7C中說明了這個實施例。圖像節(jié)目252被存儲在獨立的存儲媒介上，而沒有音頻節(jié)目256。存儲媒介可以是DVD光盤或RHD。在使用此項發(fā)明同時處理音頻節(jié)目時就沒有需要了。保持音頻節(jié)目和圖像節(jié)目分開考慮了使來自音頻節(jié)目的多種語言與圖像節(jié)目同步，無需為每種語言重設圖像節(jié)目。此外，保持分開的音頻節(jié)目考慮了多聲道配置的支持，無需與圖像節(jié)目交織多個音頻信道了。
除了圖像節(jié)目252和音頻節(jié)目256以外，獨立的宣傳節(jié)目260或推銷節(jié)目可以被加入系統。單獨的推銷節(jié)目260的使用允許宣傳資料無需新的正片圖像節(jié)目就能更新。推銷節(jié)目260可以包含廣告、預告片、控制和/或影院子系統104的密鑰信息。
可移動硬盤作為存儲媒介的使用提供了幾個優(yōu)點，比如復制方便以及更低錯誤率的可能。在圖7B說明了這個實施例。在硬盤上的存儲信息通過在標準個人計算機(PC)環(huán)境中往磁盤上寫入信息而容易地被復制。進一步，由于可移動硬盤的大存儲容量，所以更少的可移動硬盤是必需的了。硬盤的使用與其他存儲媒介比較，降低了操作錯誤的可能性。可移動硬盤在萬一遇上苛刻的環(huán)境也更可能保持數據的完整性，比如航運期間的粗略處理或暴露于塵埃、污垢、噪聲或其他異物。
在圖7D說明的另一個實施例中，除了其他存儲媒介之外還使用了內部硬盤(IHD)244和調制解調器264。通過調制解調器264在IHD244上存儲信息考慮了在現有的通信系統如電話線、ISDN、線纜調制解調器或DSL鏈接上直接把信息傳遞到影院。例如對于廣告和預告片信息的更新可以通過電話線傳遞并存儲在IHD244上。更新的片子可以可選擇地直接來自IHD而在影院中放映，而不是來自宣傳節(jié)目磁盤。通過調制解調器264鏈接傳遞廣告和預告片信息的更新導致了巨大的成本節(jié)約，因為避免了附加宣傳節(jié)目磁盤的出版和發(fā)行費用。
IHD244的另一個功能是它是一個數據完整性系統。IHD為了數據完整性在傳遞到播放模塊之前檢查存儲在存儲媒介上的信息。數據完整系統為每塊數據檢查電子標識。如果在檢查過程中任何CRC塊失敗了，或如果數據塊丟失，那么播放模塊就使用調制解調器鏈接請求重發(fā)錯誤的數據塊。一經請求，在IHD244上存儲請求的數據塊。當播放模塊播放這個節(jié)目時，播放模塊就訪問IHD244的在適當的時候播放請求的數據塊。為了有效性和數據率的關系，訪問相對少的數據塊是最有用的。如果錯誤檢查系統發(fā)現損壞了大量的數據塊，錯誤信息指示器就讓用戶判斷這些問題數據是否成為數據磁盤的物理分發(fā)的根據。
IHD244和調制解調器264的使用對于密碼密鑰資料分配也是有利的。密碼密鑰資料和其他控制信息通過在獨立存儲媒介中物理地傳遞數據或使用調制解調器264從條件訪問管理124傳遞到IHD244。操作狀態(tài)、歷史和其他信息被依次傳送到條件訪問管理124。雖然從中心集線器102傳送控制信息并且影院子系統104能夠接收所有傳遞的信息，但是影院子系統104有選擇地只解調及存儲特定影院模塊104需要的接收的節(jié)目。
如果IHD244的容量足夠或通過使用JBOD模塊348，圖像節(jié)目、音頻節(jié)目和/或推銷節(jié)目可以從存儲媒介上載到IHD。IHD244的使用允許播放模塊支持雙片和其他多節(jié)目調度。進一步，可以通過把節(jié)目上載到多個播放模塊在多個顯示屏上放映特定正片以使從每個播放模塊的IHD244播放正片。
在圖7E中所示的可選實施例中，局域網(LAN)接口268代替了在圖7D中說明的調制解調器接口264。除了完成關于以上所述調制解調器接口的功能外，LAN接口268可以連接一個或更多播放模塊和/或連接影院管理128。把用戶接口(沒有顯示)連接進LAN接口和/或影院管理128以使用戶可以遙控和監(jiān)控功能比如調度、控制和每個播放模塊、解碼模塊或圖像和音響模塊的差錯監(jiān)控。進一步，考慮可以把網絡管理120連接進LAN接口268。LAN接口268也考慮了節(jié)目在播放模塊間傳輸。
圖8說明了使用多個DVD光盤272a、272b……272n作為存儲媒介的實施例以及一組單放DVD光盤播放器276a、276b……276n。這組單放DVD光盤播放器276a、276b……276n是以串行模式以預定序列播放的，在它各自的磁盤上播放存儲信息。通過轉換器280把存儲信息，提供給緩沖器284比如圖8中說明的FIFO RAM緩沖器284。FIFO RAM緩沖器284是有充足容量的以使解碼器144和后來的投影儀148不會有部分信息超載或不足。在較佳實施例中，當DVD光盤272a、272b……272n以串行模式被讀取時，FIFO RAM緩沖器284的使用就特別重要。當以串行模式讀取DVD光盤時，在從一個磁盤轉換到另一個時有幾秒的延遲。
然后把存儲的數據通過光纖信道接口送進解碼器144。轉換器280、緩沖器284和光纖信道接口由播放模塊CPU292控制。
這組單放DVD光盤播放器276a、276b……276n也可以以并行模式播放，如圖9所示。在并行模式中，多個DVD光盤播放器276a、276b……276n播放壓縮信息的不同部分，并且之后在播放模塊140中重組這些部分。從DVD光盤播放器276a、276b……276n讀取壓縮信息的這些部分送到并行的讀取/去條紋裝置296，它完全排序壓縮信息的這些部分。在較佳實施例中，去條紋裝置296是播放模塊140可訪問的軟件模塊。如圖9所示，去條紋裝置296是由播放模塊140的CPU292訪問的軟件模塊。去條紋裝置296可以在CPU292中。去條紋裝置296也執(zhí)行錯誤檢測功能以確保無差錯播放。壓縮信息部分可以包含冗余信息以防部分磁盤無法讀取或如果損壞了一些壓縮信息。在這些情況下，去條紋裝置296就能用冗余信息重新產生任何損壞的信息。備用信息和序列信息被存儲在獨立的DVD光盤上，并與其它壓縮信息的磁盤272a、272b……272n一起被并行讀取。
在對于圖8和圖9中所說明的任一個實施例的可選實施例中，可以使用DVD光盤盒代替這組單放DVD光盤播放器。如在圖10中所說明的，DVD光盤盒300在操作中與可知的CD光盤盒相似。在DVD光盤盒300插入多個磁盤。在存儲設備136中的軟件控制、播放模塊140或CPU292確保適當地安裝磁盤并且以適當的順序訪問磁盤。把多個磁盤送進單獨的DVD播放器中。就如圖8中的轉換器裝置304控制哪一個DVD光盤被插入DVD播放器。在DVD光盤盒實施例中，可以實行串行或并行播放。
圖11說明了使用一個或更多可移動硬盤(RHD)308的放映廳模塊132的操作。為了速度、容量和方便的原因，理想的是可能使用多于一個的RHD308。當連續(xù)讀取數據時，一些RHD有“預取”特征，它根據近來命令的歷史預測接下來的讀取命令。這個預取特征有用之處在于在減少需要讀取磁盤連續(xù)數據的時間。然而，如果RHD接收無法預料的命令，那么需要讀取磁盤非連續(xù)數據的時間可能會增加。在這種情況下，RHD的預取特征可能導致RHD的隨機訪問記憶體會充滿，這樣就需要更多時間來訪問請求的信息。因此，有超過一個RHD對于更快讀取連續(xù)數據串如圖像節(jié)目是有利的。進一步，在獨立RHD磁盤上訪問第二組信息，比如音頻節(jié)目、電影預告片、控制信息或廣告的有利之外在于在單獨RHD上訪問這樣信息要花費更多時間。
這樣，從一個或更多RHD308讀取壓縮信息送進緩沖器284。在播放模塊140中的FIFO RAM緩沖器284從存儲設備136以預定的速率接收部分壓縮信息。FIFORAM緩沖器284是有充足容量的以使解碼器144和后來的投影儀不會有信息超載或不足。在較佳實施例中，FIFO RAM緩沖器284有大約100到200MB的容量。由于在從一個磁盤轉換到另一個時有幾秒的延遲，FIFO RAM緩沖器284的使用就特別重要了。
從FIFO RAM緩沖器輸出壓縮信息部分送進網絡接口288，它提供壓縮信息給解碼器144。在較佳實施例中，網絡接口288是光纖信道判決回路(FC-AL)接口。
在沒有特別說明的可選實施例中，由影院管理128控制的交換網絡接收來自播放模塊140的輸出數據并把數據傳向特定解碼器144。交換網絡的使用允許任何特定播放模塊140上的節(jié)目被傳輸到任何特定解碼器144。
當觀看節(jié)目時，從存儲設備136檢索節(jié)目信息并通過影院管理128把它傳輸到放映廳模塊136。解碼器144使用只提供給授權影院的機密密鑰信息解密從存儲設備136接收來的數據，并使用與在源發(fā)生器108中使用的壓縮算法反向的解壓縮算法解壓縮存儲的信息。解碼器144把解壓縮圖像信息轉換到由投影系統使用的標準視頻模式(它可以是模擬形式，也可以是數字形式)并通過電子投影儀148顯示圖像。也解壓縮音頻信息并提供給放映廳的音響系統152以與圖像節(jié)目一起播放。
圖11也說明了解碼器144的方塊圖。解碼器144處理壓縮/加密節(jié)目來使它可視地投影在顯示屏或表面上并用音響系統152有聲音地放映。解碼器144由它的控制器312或通過影院管理128控制，并包含至少一個去分組器316、控制器或CPU312、緩沖器314、圖像解密器/解壓縮器320和音頻解密器/解壓縮器324。緩沖器為去分組器316臨時存儲信息。所有都安裝在一個或更多電路板部件上。電路板部件可以安裝在與投影儀148裝配的或鄰近的獨立箱中。加之，可以使用密碼智能卡328為了單元特定密碼密鑰信息的傳輸和存儲與控制器312和/或圖像解密器/解壓縮器320對接。
去分組器316識別和分離從播放模塊140、CPU312和/或影院管理128而來的單獨的控制、圖像和音頻分組。當圖像和音頻分組被分別傳遞到圖像和音頻解密器/解壓縮器系統320和324時，可以傳遞控制分組到影院管理128。讀取和寫入操作將要發(fā)生在字符組中。因此，使用大的緩沖器314使數據從去分組器316直接平穩(wěn)地流向投影設備。
影院管理128配置、安全管理、操作和監(jiān)控影院子系統104。這包括外部接口、圖像和音頻解密/解壓縮模塊320和324、在一起的投影儀148和音響模塊152?？刂菩畔碜圆シ拍K140、CPU312、影院管理系統128、遙控端口或本地控制輸入如放映廳模塊132外殼或底座外部的控制面板。解碼器CPU312也可以管理分配給每個放映廳模塊132的電子密鑰。分配給放映廳模塊132的預選電子密碼密鑰與插入圖像和音頻數據中的電子密碼密鑰信息協同使用以在解壓縮過程之前解密圖像和音頻信息。在較佳實施例中，解碼器CPU312使用插入每個放映廳模塊132的軟件的標準微處理器運行作為基本功能或控制元件。
此外，解碼器控制器312最好被配置為與影院管理128一起工作或傳輸特定信息以保持發(fā)生在每個放映廳的演出的歷史記錄。然后關于這個演出歷史記錄的信息可用來使用返回鏈接或通過可攜媒介在預選時間傳輸給集線器102。
圖像解密器/解壓縮器320從去分組器316取得圖像數據串，進行解密并重組原始圖像以在顯示屏上顯示。這個操作的輸出一般提供標準模擬RGB信號給數字電影投影儀148。通常實時進行解密和解壓縮，考慮了節(jié)目資料的實時播放。
圖像解密器/解壓縮器320與集線器102的圖像壓縮器184和圖像加密器188進行的操作成逆向地解密和解壓縮圖像數據串。每個放映廳模塊132可以處理和顯示來自相同影院子系統104中其他放映廳模塊132的不同節(jié)目或一個或更多放映廳模塊132可以同時處理和顯示相同的節(jié)目?？蛇x擇地，可在多個投影儀上顯示同樣的節(jié)目，多個投影儀延遲互相相對的時間。
解密過程協同地使用先前提供的單元特定和節(jié)目特定電子密碼密鑰信息及插入數據串中的電子密鑰的解密圖像信息。(參照圖4前面已描述了解密過程。)以所有授權在每個放映廳模塊132上放映的節(jié)目的必要的密碼密鑰信息提供給每個影院子系統104。
使用多級密碼密鑰管理授權特定的放映系統演出特定節(jié)目。這個多級密鑰管理通常使用專用于每個授權影院管理128、特定圖像和/或音頻節(jié)目和/或圖像和/或音頻節(jié)目內的時變密碼密鑰序列的電子密鑰值。“放映廳特定“電子密鑰，通常是56比特或更長，它被編程進每個放映廳模塊132。
可以使用幾項傳輸和顯示使用的密鑰信息的技術來實現該編程。例如，以上所討論的返回鏈接可以通過傳輸來自條件訪問管理124的密碼信息的鏈接來使用?？蛇x擇地，也可以使用智能卡技術比如智能卡328、預編程閃存卡和其他可知的便攜式存儲設備。
例如，可以設計智能卡328以使這個值一旦被載入卡中，就不能從智能卡記憶體中讀取。使用物理和電子的安全措施阻止篡改這個密鑰信息以及察覺試圖的篡改或損害。密鑰以這樣的方式存儲在察覺到試圖篡改的情況下它會被擦除。智能卡電路包括含有加密算法軟件執(zhí)行，通常是數據加密標準(DES)的微處理器核心。智能卡能輸入提供給它的值，用卡上的DES算法和預存的放映廳專用密鑰加密(或解密)這些值并輸出結果。可選擇地，可以使用智能卡328簡單地把加密電子密鑰信息傳送給在將要為圖像和音頻解密過程的使用進行這個密鑰信息處理的影院子系統104中的電路。
圖像節(jié)目數據串使用反向ABSDCT算法或與在中心集線器壓縮器/加密器112中使用的圖像壓縮相對稱的其他圖像解壓縮過程進行動態(tài)圖像解壓縮。如果圖像壓縮基于ABSDCT算法，那么解壓縮過程包括可變長度編碼、反向頻率加權、反相差分四叉樹變換，IDCT和DCT塊組合器去交織。解壓縮使用的處理元件可以在配置為這項功能的專門特別的硬件上實現，比如ASIC或一個或更多電路板部件?？蛇x擇地，解壓縮處理元件可以作為標準元件或包括不同數字信號處理器或可編程電子設備或在特別功能軟件或固件程序控制下操作的計算機的一體化硬件來實現?？梢詫崿F多個ASIC處理圖像信息并支持高圖像數據率。
解壓縮圖像數據經過數模轉換并且輸出模擬信號到投影儀148?？蛇x擇地，使用數字接口傳遞解壓縮數字圖像數據到投影儀148，避免數模轉換過程的需要。
音頻解密器/解壓縮器324從去分組器316取得音頻數據串，進行解密并重組原始音頻以在影院揚聲器或音頻音響系統152上展示。這個操作的輸出提供標準線路電平音頻信號到音響系統152。
與圖像解密器/解壓縮器320相似，音頻解密器/解壓縮器324反向集線器102的音頻壓縮器192和音頻加密器196進行的操作。協同地使用來自密碼智能卡228的電子密鑰與插入數據串中的電子密鑰，解碼器324解碼音頻信息。然后解壓縮解密的音頻數據。
用與在中心集線器102音頻壓縮使用的相對稱的算法進行音頻解壓縮。解壓縮多個音頻信道(如果有)。音頻信道的數量是根據特定放映廳或顯示系統的多聲道音響系統設計的?？梢詾楦倪M的音頻節(jié)目從中心集線器102傳送附加的音頻信道為了諸如多語言音頻磁道和對于弱視觀眾的音頻提示的目的。系統也可以提供與圖像節(jié)目同步的附加數據信道為了諸如多媒體特效信道、字幕和對于弱聽力觀眾的特別視頻提示信道的目的。
如先前所討論的，音頻和數據信道是與圖像節(jié)目時間同步的或可以無需直接時間同步而異步展現。圖像節(jié)目可以包含單個幀(也就是靜止圖像)，一序列單個幀靜止圖像或短時間或長時間的活動圖像序列。
如果必要，音頻信道提供給音頻延遲元件，它在需要與適合的圖像幀同步音頻時插入延遲。然后每個信道穿過數字模擬轉換提供被稱作為“線路電平”輸出到音響系統152。也就是說，從數字數據中產生合適的模擬電平和形式的信號來驅動合適的音響系統。線路電平音頻輸出通常使用在大多是影院音響系統中見到的標準XLR或AES/EBU連接器。
投影儀148在顯示屏上顯示節(jié)目的電子表示。高質量的投影儀是基于高級技術的，比如處理光或圖像信息的液晶光閥管(LCLV)方法。投影儀148從圖像解密器/解壓縮器320接收圖像信號，通常是以標準紅綠藍(RGB)視頻信號形式?？刂坪捅O(jiān)控投影儀的信息傳輸通常在來自控制器312的數字串行接口上提供。
回過來參照圖11，解碼器底盤包括光纖信道接口288、去分組器316、解碼器控制器或CPU312、圖像解密器/解壓縮器320、音頻解密器/解壓縮器324和密碼智能卡328。解碼器底盤144是安全、獨立的底盤，它也安放了加密智能卡328接口、內部電源和/或調節(jié)、降溫風扇(如必要)、本地控制面板和外部接口。本地控制面板可以使用任何不同可知輸入設備比如插入LED指示器的薄膜交換平面板。本地控制面板通常使用或形成部分鏈接接入門以允許為服務或維護進入底盤內部。這個門有安全的鎖阻止對系統的非授權的進入、偷竊或篡改。在安裝期間，包含加密密鑰信息(放映廳專用密鑰)的智能卡328被安裝在解碼器底盤144內，牢牢地在鎖定的前面板后。密碼智能卡槽只有在關緊的前面板中才能接入。從圖像解密器/解壓縮器320輸出到投影儀148的RGB信號被安全連接于解碼器底盤144內，以致于當解碼器底盤144被安放在投影儀外殼上時不能接入RGB信號。可以使用安全連鎖裝置阻止當解碼器144沒有正確安裝在投影儀148時的操作。
音響系統152在影院揚聲器上播出節(jié)目的音頻部分。在較佳實施例中音響系統152從音頻解密器/解壓縮器324接收多達12個信道的標準形式音頻信號，或以模擬形式或以數字形式。
在另一個實施例中，播放模塊140和解碼器144被結合進單獨的播放解碼單元332。播放模塊140和解碼模塊148的結合導致了節(jié)省成本和訪問時間只需要單個CPU(292或312)提供播放模塊140和解碼器144兩者的功能。播放模塊140和解碼器144的結合也不需要使用光纖信道接口288。
如果希望多個觀看場所，那么就要配置在任何存儲設備136上的信息把單個圖像節(jié)目的壓縮信息傳輸到有預選可編程偏移或延遲互相對時間的不同放映廳。當單個圖像節(jié)目充分同時演出于選擇的多個放映廳時這些預選的可編程偏移被基本上定為零或很小。在其他時間，這些偏移可根據存儲配置和容量為了提供非常靈活的演出安排被設為從幾分鐘到幾小時的任何值。這允許影院聯合體更好地解決比如首輪影片的放映活動的市場需求。
圖13說明了發(fā)明的另一個實施例。用戶接口344允許解碼器144上的直接控制，連同投影儀148和音頻系統152一起。JBOD(硬盤序列)348包含磁存儲媒介，比如一組硬磁盤驅動器，它們?yōu)樵谥付ǖ姆庞硰d安排的播放時間存儲加密/壓縮編碼信號。JBOD348被設計為可縮放的以有效支持每個影院的存儲需要。進一步，每個JBOD348包括內置冗余以在存儲單元失敗的情況下防止存儲節(jié)目信息的損失。例如，每個JBOD348可以是安裝在機架上的系統，它是可擴展的以適合每個影院系統的不同存儲需要。JBOD348的使用允許影院管理128把節(jié)目放映動態(tài)傳送到影院聯合體中的不同顯示屏，也允許安排正片前的節(jié)目。這是在高度靈活的方式下完成的，對快速響應變化的需要或市場需求是有用的。
在較佳實施例中，每個JBOD348被設計為有與它的放映廳位置存儲節(jié)目需要相等的存儲量。這樣，可以在同一天在同樣的顯示屏上放映超過一部的片子(雙片)。此外，提供足夠的存儲以使在仍舊存儲現在“授權放映”節(jié)目時在將來節(jié)目放映授權之前存儲它們。這個可用的存儲量考慮了在不影響現在授權節(jié)目播放和顯示能力的情況下在授權播放和演出將來節(jié)目幾小時、幾天或幾周之前傳輸的將來放映的授權節(jié)目。估計了根據數字數據存儲容量，在這種安排中使用在每個放映廳大約120GB存儲容量的級別。這個容量假設使用現有壓縮和圖像技術，它可以改變以在不久的將來允許減少的需要。
磁盤存儲空間對于每個載入JBOD348中的節(jié)目是動態(tài)分配的。這個概念是為有多個顯示屏的更大影院服務的，因為短的和長的節(jié)目平均到標準長度通常是大約兩小時。作為單顯示屏影院的準則，存儲容量應該足夠存儲最長的節(jié)目。
JBOD348也被配置為或可配置為在“條紋”模式操作，在這個模式下在接收數據被越過陣列加條紋并被暫時存儲在RAM緩沖器349中。也就是說，將要存儲的接收數據被部分指向存儲期間不同的硬盤。部分輸入數據被傳輸到一個硬盤，而后面的部分被傳輸到下一個硬盤并以此類推。在足夠的等待時間以允許硬盤寫入數據之后，特定的磁盤就又可以被設定為接收輸入數據。因此，接收數據就被分割為更小的部分或片斷，每個都以在獨立硬盤上的每個硬盤允許的最大(或高)速率被存儲，利用了硬盤輸入信道中可以提供的輸入緩沖或記憶體存儲。這允許了更慢的傳輸速率設備本質上并行地獲得數據并因此完成了很高的傳輸率。這種存儲也提供了差錯保護冗余。
在硬盤或其他存儲設備上的數據的存儲利用了奇偶信息，它允許節(jié)目在一旦檢索時重新組合。也就是說，提供裝置在檢索或演出的時候把節(jié)目部分再連接起來。
在較佳實施例中，每個JBOD348是基于如果序列中硬盤失敗有整個數據文件恢復能力的廉價設備冗余陣列(RAID)的陣列設計。JBOD348提供狀態(tài)和警告指示器以幫助故障尋找或錯誤隔離。遠距離狀態(tài)、控制和診斷也可被用于這種設計。
在圖12說明了影院管理128。影院管理128提供了整個演出或影院子系統104或在影院聯合體內一個或更多放映廳模塊132的操作控制和監(jiān)控。影院管理128也可以使用節(jié)目控制裝置或機制從一個或更多接收獨立圖像和音頻節(jié)目中產生節(jié)目組，這些節(jié)目在授權時間間隔內是被安排在放映廳系統放映的。
影院管理128包含影院管理處理器336，并可以選擇性地包含至少一個調制解調器340或其他與傳送信息返回中心集線器102的返回鏈接對接的設備。影院管理128包括視頻顯示元件比如監(jiān)視器或用戶接口設備比如鍵盤，它可以安置于影院聯合體管理者的辦公室、售票亭或其他任何方便于影院操作的適合的地方。
影院管理處理器336一般是標準商務級計算機。參照圖12和圖2，影院管理處理器336與網絡管理120和條件訪問管理124進行通信。在較佳實施例中，調制解調器340被用來與中心集線器102進行通信。調制解調器340一般是標準電話線調制解調器，它安放于處理器中或與處理器連接，并連接標準雙線電話線以回過來與中心集線器102通信。在可選實施例中，可使用其它低數據速率通信方法比如英特網、專用或公共數據網、無線或衛(wèi)星通信系統傳遞影院管理處理器336和中心集線器102間的通信。對于這些選擇，調制解調器340被配置為提供合適接口結構。
回過來參照圖2，影院管理128允許每個放映廳模塊132與每個存儲設備136進行通信。影院管理模塊接口可以包括緩沖存儲器以使信息字符組可以以高數據速率從影院存儲設備136使用影院管理接口126進行傳輸，并且由放映廳模塊132的其他元件以更低的速率處理它們。
影院管理128和網絡管理120和/或條件訪問管理124間傳送的信息包括對由影院子系統104接收的出現未修改比特錯誤、監(jiān)控和控制信息、操作報告和警告和密碼密鑰信息的信息部分重傳的請求。傳送的信息可以是密碼保護的以提供竊聽類安全和/或驗證和鑒權。
影院管理128可配置為提供顯示系統的全自動操作，包括播放/顯示的控制、安全和網絡管理功能。影院管理128也可以提供外圍影院功能的控制比如票務預定和出售、特許操作和環(huán)境控制?？蛇x擇地，可以用人工干預補充一些影院操作的控制。影院管理128也可以在影院聯合體中與特定存在控制自動系統對接以進行這些功能的控制或調整。就可知的，使用的系統將取決于可用的技術和特定影院的需要。
通過影院管理128的控制或網絡管理120，發(fā)明一般支持在多個顯示投影儀上記錄節(jié)目的同時播放和演出。此外，在影院管理128或網絡管理120的控制下，即使影院子系統104只需要接收一次節(jié)目，也要經常進行節(jié)目播放多次的授權。安全管理可以控制每個節(jié)目允許播放的時間長度和/或播放數量。
通過由網絡管理模塊112對影院管理128的自動控制，提供自動存儲和演出節(jié)目的裝置。此外，使用控制元件有能力控制來自遠離中心設備地方的特定預選的網絡操作。例如，電視或電影攝影棚能自動化和控制影片和其他演出從中心地點的發(fā)行，比如攝影棚辦公室，并對說明市場需求的快速變化或對演出的反映或其他本領域可以理解的原因而對演出進行幾乎立即的變化。
回過來參照圖2，影院子系統104可以使用影院接口網絡126與放映廳模塊132連接。影院接口網絡126包含局域網(電子或光纖的)，它為在影院子系統104的節(jié)目的本地傳送做準備。節(jié)目被存儲在每個存儲設備136中并通過影院接口網絡126傳送到影院子系統104的一個或更多放映廳系統132。影院接口網絡126可以用任何一些標準局域網體系結構實現，它展現足夠的數據傳輸率、連接性和可靠性比如判決回路、交換或面向集線器網絡。
仍舊參照圖2，每個存儲設備136為被授權播放和顯示節(jié)目資料的本地存儲做準備。在一個實施例中，在每個影院系統集中化存儲系統。影院存儲設備136允許影院子系統104在一個或更多放映廳中進行演出活動并在同一時間在幾個放映廳中共享。
根據容量，影院存儲設備136可以一次存儲幾個節(jié)目。影院存儲設備136可以用局域網以這樣的方式連接在任何授權演出系統(也就是投影儀)上播放和演出任何節(jié)目。同樣的節(jié)目也可以同時在兩個或更多演出系統上同時播放。
因此，提供了圖像和/或音頻信息的解碼、解壓縮和解密的設備和方法。這個設備和方法考慮了正片和廣告的靈活安排、音頻和圖像信號的綜合和安全措施的易于實現，其中還有其他特點和優(yōu)點。
提供以上較佳實施例的描述使本領域的熟練人員都可以實現或使用此項發(fā)明。對這些實施例的不同修改對本領域的熟練人員來說是顯而易見的，并且在這里所定義的通用原理無需利用本發(fā)明的創(chuàng)造性勞動就可以被應用于其他實施例。這樣，不希望此項發(fā)明限定于在這里所示的實施例，而應給予與在這里揭示的原理和新穎性特征相一致的最寬范圍。
權利要求
1.一種設備，在其中處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像以及傳輸到那里的編碼信號以啟動圖像的顯示，設備包含配置為接收存儲媒介的存儲設備；以及配置為從存儲媒介中接收壓縮加密編碼信號的解碼器，解碼器包含配置為對壓縮加密編碼信號進行解密的解密器；以及配置為從解密器中接收壓縮編碼信號和對壓縮編碼信號進行解壓縮以使能進行圖像顯示的解壓縮器。
2.按權利要求1所述的設備，其特征在于編碼信號進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的編碼信號，其中存儲設備進一步被配置為接收存儲媒介，存儲媒介進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的加密壓縮編碼音頻信號；其中解密器進一步被配置為從存儲媒介接收加密壓縮編碼音頻信號并對加密壓縮編碼音頻信號進行解密；以及其中解壓縮器進一步被配置為從解密器接收壓縮編碼音頻信號并對壓縮編碼音頻信號進行解壓縮以使能進行至少這一個音頻節(jié)目的播放。
3.按權利要求2所述的設備，其特征在于解碼器被配置為以互相獨立的非相鄰方式對編碼圖像信號和音頻節(jié)目進行解密和解壓縮。
4.按權利要求1所述的設備，其特征在于解壓縮器被配置為使用反向自適應塊大小離散余弦變換壓縮技術對縮壓縮編碼信號進行解壓。
5.按權利要求2所述的設備，其特征在于解壓縮器被配置為以可變的速率對壓縮編碼音頻節(jié)目進行解壓縮。
6.按權利要求2所述的設備，其特征在于對圖形信號進行編碼形成至少一個圖像節(jié)目，并進一步包含鑒別器，其中解壓縮器把鑒別器與帶有至少一個圖像節(jié)目的一個或更多音頻節(jié)目連接起來。
7.按權利要求2所述的設備，其特征在于以數據包把編碼圖像信號和音頻節(jié)目傳送到存儲媒介上，解壓縮器進一步包含配置為從數據包中提取編碼圖像信號和音頻節(jié)目的去分組器。
8.按權利要求2所述的設備，其特征在于存儲設備進一步被配置為接收設備專用密鑰，其中解密器進一步被配置為在設備專用密鑰確定的條件下對壓縮加密編碼信號解密進行解密。
9.按權利要求8所述的設備，其特征在于設備專用密鑰是存儲在與圖像或音頻編碼信號分離的密鑰存儲媒介上的。
10.按權利要求9所述的設備，其特征在于密鑰存儲媒介是智能卡。
11.按權利要求9所述的設備，其特征在于密鑰存儲媒介是磁盤。
12.按權利要求8所述的設備，其特征在于設備專用密鑰是被傳送的。
13.按權利要求8所述的設備，其特征在于進一步包含用來指示一段時間間隔，在這段時間間隔上設備專用密鑰是有效的，并用來確保設備專用密鑰只被用于這段時間間隔內的裝置。
14.按權利要求13所述的設備，其特征在于在這段時間間隔失效之后從密鑰存儲媒介重寫設備專用密鑰。
15.按權利要求2所述的設備，其特征在于編碼信號進一步包含至少一個水印，其中水印在預設為正常的傳輸速率下在解壓縮圖像信號或音頻編碼節(jié)目的播放期間知覺上是無法注意的，但是當解壓縮圖像信號和音頻編碼節(jié)目以充分不同于正常速率的速率顯示時就是可察覺的。
16.按權利要求15所述的設備，其特征在于水印被配置為在解壓縮之后標識與編碼圖像信號或音頻節(jié)目有關的顯示時間和地點信息。
17.按權利要求2所述的設備，其特征在于進一步包含影院管理，其中影院管理被配置為把控制信號發(fā)送到存儲設備和解碼器并從中接收狀態(tài)信息。
18.按權利要求2所述的設備，其特征在于設備被配置為建立連接，其中連接被配置為發(fā)送和接收來自設備外部的信息。
19.按權利要求18所述的設備，其特征在于信息包含控制和狀態(tài)信息。
20.按權利要求18所述的設備，其特征在于信息包含對于編碼圖像信號和音頻節(jié)目的更新。
21.按權利要求18所述的設備，其特征在于連接包含專門電話數據鏈路。
22.按權利要求18所述的設備，其特征在于連接包含撥號電話數據鏈路。
23.按權利要求18所述的設備，其特征在于連接包含分組類型數據鏈路。
24.按權利要求18所述的設備，其特征在于連接包含基于英特網的鏈路。
25.按權利要求18所述的設備，其特征在于連接包含無線數據鏈路。
26.按權利要求18所述的設備，其特征在于連接包含基于衛(wèi)星的數據鏈路。
27.按權利要求2所述的設備，其特征在于存儲媒介包含至少一個光存儲媒介。
28.按權利要求27所述的設備，其特征在于存儲媒介包含多個光存儲媒介，并且編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目被非連續(xù)地存儲在多個光存儲媒介上。
29.按權利要求27所述的設備，其特征在于，與編碼圖像信號不同的是，編碼音頻節(jié)目被存儲在獨立的光存儲媒介上。
30.按權利要求27所述的設備，其特征在于進一步包含表示宣傳信息的的編碼信號，并且與編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目不同的是表示宣傳信息的編碼信號被存儲在獨立的光存儲媒介上。
31.按權利要求27所述的設備，其特征在于光存儲媒介包含至少一個DVD光盤。
32.按權利要求2所述的設備，其特征在于存儲媒介包含至少一個磁存儲媒介。
33.按權利要求32所述的設備，其特征在于存儲媒介包含多個磁存儲媒介，并且編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目被非連續(xù)地存儲在多個磁存儲媒介上。
34.按權利要求32所述的設備，其特征在于與編碼圖像信號不同的是，編碼音頻節(jié)目被存儲在獨立的磁存儲媒介上。
35.按權利要求32所述的設備，其特征在于進一步包含表示宣傳信息的的編碼信號，并且與編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目不同的是，表示宣傳信息的編碼信號被存儲在獨立的磁存儲媒介上。
36.按權利要求32所述的設備，其特征在于磁存儲媒介包含至少一個可移動硬盤。
37.按權利要求32所述的設備，其特征在于磁存儲媒介包含至少一個JBOD模塊，其中JBOD模塊包含至少一個存儲部分。
38.按權利要求2所述的設備，其特征在于進一步包含與編碼圖像信號和音頻節(jié)目的播放同步的緩沖器。
39.按權利要求2所述的設備，其特征在于存儲設備包含使用鑒別器信息連接編碼圖像信號或編碼音頻節(jié)目的不同預選部分和存儲媒介的不同預選部分的裝置。
40.按權利要求2所述的設備，其特征在于存儲設備進一步包含提供平行條紋信息以使編碼圖像信號或編碼音頻節(jié)目以期望的數據傳輸速率被訪問并提供差錯保護冗余的裝置。
41.按權利要求2所述的設備，其特征在于至少一個局域網接口至少使存儲設備、解密器和解壓縮器互相連接。
42.按權利要求41所述的設備，其特征在于網絡接口包含以太網。
43.按權利要求2所述的設備，其特征在于以至少一個圖像節(jié)目的形式提供編碼圖像信號，其中圖像節(jié)目是以或者單獨靜止幀的形式或者一系列以可變長度電影顯示的幀的形式。
44.按權利要求2所述的設備，其特征在于存儲在存儲媒介上的編碼圖像信號和音頻節(jié)目被復制到至少一個第二存儲媒介上，以便于編碼圖像信號和音頻節(jié)目的多播放。
45.按權利要求44所述的設備，其特征在于對于編碼圖像信號和音頻節(jié)目的更新被存儲在該至少一個第二存儲媒介上。
46.按權利要求45所述的設備，其特征在于這至少一個的第二存儲媒介是內部硬盤。
47.按權利要求2所述的設備，其特征在于進一步包含對編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目播放歷史存檔和維護的裝置。
48.按權利要求2所述的設備，其特征在于編碼信號進一步包含表示提示磁道的編碼信號，其中提示磁道指示連接信息所在的節(jié)目特定部分。
49.按權利要求2所述的設備進一步包含播放器，其特征在于播放器被配置為在彼此相關的時間內以預選的可編程偏移分布編碼信號。
50.按權利要求49所述的設備，其特征在于預選的可編程偏移真實為零這樣，編碼圖像信號得到處理以使在充分相同的時間圖像有多個顯示。
51.按權利要求1所述的設備，其特征在于進一步包含配置為使編碼信號表示的圖像顯示的投影儀。
52.按權利要求2所述的設備，其特征在于進一步包含配置為與圖像顯示同步地播放音頻節(jié)目的音頻播放器。
53.一種方法，在其中處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像并被傳輸到那里的編碼信號的啟動圖像的顯示，該方法包含的步驟有從存儲媒介中檢索壓縮加密編碼信號；對加密編碼信號解密進行解密的產生壓縮編碼信號；以及對壓縮編碼信號進行解壓縮以使能進行圖像顯示。
54.按權利要求53所述的方法，其特征在于編碼信號進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的編碼信號，其中檢索步驟進一步包含檢索表示至少一個音頻節(jié)目的加密壓縮編碼信號；解密的步驟進一步包含對表示至少一個音頻節(jié)目的壓縮加密編碼信號進行解密以產生表示至少一個音頻節(jié)目的壓縮編碼信號；以及解壓縮的步驟進一步包含對表示至少一個音頻節(jié)目的壓縮編碼信號解壓縮進行以使能進行圖像顯示。
55.按權利要求54所述的方法，其特征在于對編碼圖像信號和音頻節(jié)目進行解密和解壓縮步驟是以互相獨立的非相鄰方式發(fā)生的。
56.按權利要求54所述的方法，其特征在于解壓縮的步驟中解壓縮使用反向自適應塊大小離散余弦變換壓縮技術。
57.按權利要求54所述的方法，其特征在于解壓縮的步驟是以可變的速率發(fā)生的。
58.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含的步驟有組合編碼圖形信號以形成至少一個圖像節(jié)目；以及把一個或更多音頻節(jié)目與至少一個圖像節(jié)目連接起來。
59.按權利要求54所述的方法，其特征在于以數據包把編碼圖像信號和音頻節(jié)目存儲在存儲媒介上，并且解壓縮的步驟進一步包含從數據包中提取編碼圖像信號和音頻節(jié)目。
60.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含檢索專用密鑰的步驟，其中解密的步驟是在專用密鑰確定的條件下發(fā)生的。
61.按權利要求60所述的方法，其特征在于專用密鑰是存儲在與圖像編碼信號或音頻節(jié)目分離的密鑰存儲媒介上的。
62.按權利要求61所述的方法，其特征在于密鑰存儲媒介包含智能卡。
63.按權利要求61所述的方法，其特征在于密鑰存儲媒介包含磁存儲媒介。
64.按權利要求61所述的方法，其特征在于密鑰存儲媒介包含光存儲媒介。
65.按權利要求60所述的方法，其特征在于專用密鑰是被傳送的。
66.按權利要求60所述的方法，其特征在于進一步包含指示一段時間間隔的步驟，在這段時間間隔上專用密鑰是有效的以及確保專用密鑰只被用于這段時間內。
67.按權利要求66所述的方法，其特征在于進一步包含在這段時間間隔失效之后從密鑰存儲媒介重寫專用密鑰的步驟。
68.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含提供至少一個水印的步驟，其中水印在預設為正常的傳輸速率下在解壓縮圖像信號或音頻編碼節(jié)目的播放期間知覺上是無法注意的，但是當解壓縮圖像信號和音頻編碼節(jié)目以充分不同于正常速率的速率顯示時就是可察覺的。
69.按權利要求68所述的方法，其特征在于水印在解壓縮步驟之后標識與編碼圖像信號或音頻節(jié)目有關的顯示時間和地點信息。
70.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含提供影院管理器的步驟，其中影院管理發(fā)送和接收有關存儲、解密和解壓縮步驟的狀態(tài)和控制信息。
71.按權利要求67所述的方法，其特征在于進一步包含建立鏈路以發(fā)送和接收信息這一步驟。
72.按權利要求71所述的方法，其特征在于信息包含狀態(tài)和控制信息。
73.按權利要求71所述的方法，其特征在于信息包含對于編碼圖像信號和音頻節(jié)目的更新。
74.按權利要求71所述的方法，其特征在于連接包含專門電話數據鏈路。
75.按權利要求71所述的方法，其特征在于連接包含撥號電話數據鏈路。
76.按權利要求71所述的方法，其特征在于連接包含分組類型數據鏈路。
77.按權利要求71所述的方法，其特征在于連接包含基于英特網的鏈路。
78.按權利要求71所述的方法，其特征在于連接包含無線數據鏈路。
79.按權利要求71所述的方法，其特征在于連接包含基于衛(wèi)星的數據鏈路。
80.按權利要求54所述的方法，其特征在于存儲媒介包含至少一個磁存儲媒介。
81.按權利要求80所述的方法，其特征在于存儲媒介包含多個磁存儲媒介，并且編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目被非連續(xù)地存儲在多個磁存儲媒介上。
82.按權利要求80所述的方法，其特征在于，與編碼圖像信號不同的是，編碼音頻節(jié)目被存儲在獨立的磁存儲媒介上。
83.按權利要求80所述的方法，其特征在于進一步包含表示宣傳信息的的編碼信號，并且與編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目不同的是表示宣傳信息的編碼信號被存儲在獨立的磁存儲媒介上。
84.按權利要求80所述的方法，其特征在于存儲媒介包含至少一個DVD光盤。
85.按權利要求80所述的方法，其特征在于存儲媒介包含至少一個可移動硬盤。
86.按權利要求80所述的方法，其特征在于存儲媒介包含至少一個JBOD模塊。
87.按權利要求80所述的方法，其特征在于進一步包含在播放期間緩沖編碼圖像信號和音頻節(jié)目以與編碼圖像信號和音頻節(jié)目同步。
88.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含連接編碼圖像信號或編碼音頻節(jié)目的不同預選部分和存儲媒介的不同預選部分這一步驟。
89.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含提供平行條紋信息以使編碼圖像信號或編碼音頻節(jié)目以期望的數據傳輸速率被訪問并提供差錯保護冗余。
90.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含提供至少一個局域網接口的步驟。
91.按權利要求91所述的方法，其特征在于網絡接口包含以太網。
92.按權利要求91所述的方法，其特征在于以至少一個圖像節(jié)目的形式提供編碼圖像信號，其中圖像節(jié)目是或者單獨靜止幀或者一系列以可變長度電影顯示的幀的形式。
93.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含把編碼圖像信號和音頻節(jié)目復制到至少一個第二存儲媒介上以便于編碼圖像信號和音頻節(jié)目的多次播放的步驟。
94.按權利要求94所述的方法，其特征在于進一步包含在至少一個第二存儲媒介上存儲對于編碼圖像信號和音頻節(jié)目的更新的步驟。
95.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含對編碼圖像信號和編碼音頻節(jié)目的播放的歷史存檔和維護的步驟。
96.按權利要求52所述的方法，其特征在于進一步包含指示連接信息所在的編碼信號或音頻節(jié)目的特定部分的步驟。
97.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含顯示表示圖像的編碼信號的步驟。
98.按權利要求54所述的方法，其特征在于進一步包含在彼此相關的時間內以預選的可編程偏移分布編碼信號的步驟。
99.按權利要求99所述的方法，其特征在于預選的可編程偏移真實為零以使編碼圖像信號得到處理從而在充分相同的時間圖像有多個顯示。
100.按權利要求98所述的方法，其特征在于進一步包含與圖像顯示同步地播放音頻節(jié)目的步驟。
101.一種設備，在其中處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像并被傳輸到那里的編碼信號以啟動圖像的顯示，設備包含接收存儲媒介的裝置；以及從存儲媒介中接收壓縮加密編碼信號的裝置；對壓縮加密編碼信號進行解密解密的裝置；以及從解密器中接收壓縮編碼信號和對壓縮編碼信號進行解壓縮以使能進行圖像顯示的裝置。
102.按權利要求102所述的設備，其特征在于編碼信號進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的編碼信號，所述設備進一步包含接收表示至少一個音頻節(jié)目的加密壓縮編碼音頻信號的裝置；對加密壓縮編碼音頻信號進行解密的裝置；以及對壓縮編碼音頻信號進行解壓縮以使能進行至少一個音頻節(jié)目的播放的裝置。
103.按權利要求103所述的設備，其特征在于解壓縮裝置使用反向自適應塊大小離散余弦變換壓縮技術進行解壓縮的裝置。
104.按權利要求103所述的設備，其特征在于對被配置為以可變的速率解壓縮壓縮編碼音頻節(jié)目進行解壓縮裝置。
105.按權利要求103所述的設備，其特征在于以數據包把編碼圖像信號和音頻節(jié)目傳送到存儲媒介上，其中解壓縮的裝置進一步包含從數據包中拆分組編碼圖像信號和音頻節(jié)目的裝置。
106.一種設備，在其中處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像并被傳輸到那里的編碼信號以啟動圖像的顯示，設備包含配置為接收存儲媒介的存儲設備；以及配置為從存儲媒介中接收壓縮加密編碼信號的解碼器，解碼器包含配置為對壓縮加密編碼信號進行解密的解密器；以及配置為從解密器中接收壓縮編碼信號和對壓縮編碼信號進行解壓縮以使能進行圖像顯示的解壓縮器，解壓縮器反向自適應塊大小離散余弦變換壓縮技術。
107.按權利要求107所述的設備，其特征在于編碼信號進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的編碼信號，其中存儲設備進一步被配置為接收存儲媒介，存儲媒介進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的加密壓縮編碼音頻信號；其中解密器進一步被配置為從存儲媒介接收加密壓縮編碼音頻信號并對加密壓縮編碼音頻信號進行解密；以及其中解壓縮器進一步被配置為從解密器接收壓縮編碼音頻信號并對壓縮編碼音頻信號進行解壓縮以使能進行至少這一個音頻節(jié)目的播放。
108.一種設備，在其中處理在存儲媒介上以壓縮和加密形式表示圖像并被傳輸到那里的編碼信號以啟動圖像的顯示，設備包含配置為接收存儲媒介和設備專用密鑰的存儲設備；以及配置為從存儲媒介中接收壓縮加密編碼信號的解碼器，解碼器包含配置為在由設備專用密鑰確定的條件下對壓縮加密編碼信號進行解密的解密器；以及配置為從解密器中接收壓縮編碼信號和對壓縮編碼信號進行解壓縮以使能進行圖像顯示的解壓縮器。
109.按權利要求109所述的設備，其特征在于編碼信號進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的編碼信號，其中存儲設備進一步被配置為接收存儲媒介，存儲媒介進一步包含表示至少一個音頻節(jié)目的加密壓縮編碼音頻信號；其中解密器進一步被配置為從存儲媒介接收加密壓縮編碼音頻信號并對加密壓縮編碼音頻信號進行解密；以及其中解壓縮器進一步被配置為從解密器接收壓縮編碼音頻信號并對壓縮編碼音頻信號進行解壓縮以使能進行至少這一個音頻節(jié)目的播放。
全文摘要
要求一種從存儲媒介解碼表示至少圖像信息的編碼信號的設備與方法。存儲設備(136)被配置為接收存儲媒介。解碼器(144)被配置為從存儲媒介中接收壓縮加密編碼信號并把信號發(fā)送到解密器(320/324)。解密器(320/324)被配置為壓縮加密編碼信號解密并把信號發(fā)送到解壓縮器(320/324)。解壓縮器(320/324)被配置為從解密器中接收壓縮編碼信號和解壓縮壓縮編碼信號以使能進行圖像顯示。
文檔編號H04N7/167GK1433637SQ00818801
公開日2003年7月30日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權日1999年12月2日
發(fā)明者S·A·莫利, J·弗斯, J·拉策爾 申請人:高通股份有限公司