устройство и способ декодирования цифровых сигналов изображения и звука

Формула изобретения

1. Устройство, в котором сжатые шифрованные кодированные сигналы изображения и звуковые сигналы, представляющие видеопрограмму и множество звуковых программ, связанных с видеопрограммой, обрабатываются с целью обеспечения демонстрации изображения, причем указанное устройство содержит устройство хранения информации, сконфигурированное для приема множества носителей информации, дистрибутивно хранящее упомянутые сжатые шифрованные кодированные сигналы изображения и звуковые сигналы во фрагментах; декодер, сконфигурированный для приема фрагментов упомянутых сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов из множества носителей информации и для объединения соответствующих фрагментов сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов, причем декодер содержит первый дешифратор (устройство дешифрования данных), сконфигурированный для приема сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения из множества носителей информации и для дешифрования сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения; первый декомпрессор (устройство декомпрессии данных), сконфигурированный для приема сжатых кодированных сигналов изображения от первого дешифратора и для декомпрессии сжатых кодированных сигналов изображения в целях демонстрации видеопрограммы; второй дешифратор, сконфигурированный для приема сжатых шифрованных кодированных звуковых сигналов из множества носителей информации и для дешифрования сжатых шифрованных кодированных звуковых сигналов; и второй декомпрессор, сконфигурированный для приема сжатых кодированных звуковых сигналов от второго дешифратора и для декомпрессии сжатых кодированных звуковых сигналов в целях выборочного воспроизведения выбранной одной из множества звуковых программ синхронно со связанной видеопрограммой.

2. Устройство по п.1, в котором декодер выполнен с возможностью раздельного дешифрования и декомпрессии кодированных сигналов изображения и, по меньшей мере, одной звуковой программы таким образом, что эти два процесса не зависят друг от друга.

3. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один из первого или второго декомпрессоров выполнен с возможностью декомпрессии сжатых кодированных сигналов по технологии сжатия с использованием обратного дискретного косинусного преобразования с адаптивным размером блока данных.

4. Устройство по п.1, в котором второй декомпрессор выполнен с возможностью декомпрессии сжатой кодированной звуковой программы с переменной скоростью.

5. Устройство по п.1, в котором кодированные сигналы изображения составляют в виде, по меньшей мере, одной видеопрограммы, и дополнительно содержат идентификатор, используемый для связывания одной или более звуковых программ с, по меньшей мере, одной видеопрограммой.

6. Устройство по п.1, в котором упомянутые сигналы изображения и звуковые сигналы пересылаются на множества носителей информации в виде пакетов данных, а упомянутый первый и второй декомпрессоры дополнительно содержат устройство расформирования пакетов, которое выполнено с возможностью извлечения сигналов изображения и звуковых сигналов из пакетов данных.

7. Устройство по п.1, в котором устройство хранения информации дополнительно выполнено с возможностью приема ключа, уникального для данного устройства, причем первый и второй дешифраторы дополнительно выполнены с возможностью дешифрования сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов согласно условиям, задаваемым уникальным для данного устройства ключом.

8. Устройство по п.7, в котором ключ, уникальный для данного устройства, хранится на, по меньшей мере, одном носителе ключа отдельно от кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов.

9. Устройство по п.8, в котором носитель ключа представляет собой интеллектуальную карту.

10. Устройство по п.8, в котором носитель ключа представляет собой магнитный диск.

11. Устройство по п.7, в котором ключ, уникальный для данного устройства, пересылается.

12. Устройство по п.7, дополнительно содержащее средство указания временного интервала, в течение которого ключ, уникальный для данного устройства, остается в силе, причем указанный механизм служит для гарантии того, что ключ, уникальный для данного устройства, используется исключительно в течение указанного интервала.

13. Устройство по п.12, в котором ключ, уникальный для данного устройства, по истечении указанного временного интервала перезаписывается на носителе ключа.

14. Устройство по п.1, в котором сигналы дополнительно содержат как минимум один "водяной знак", причем упомянутый "водяной знак" практически незаметен во время демонстрации видеопрограммы или звуковой программы при условии соблюдения заданной нормальной скорости передачи данных, однако становится заметным в случае, если видеопрограмма или выбранная звуковая программа демонстрируются на скорости, существенно отличающейся от нормальной.

15. Устройство по п.14, в котором "водяной знак" выполнен с возможностью идентификации информации о времени и месте презентации, связанной с видеопрограммой или звуковой программой после декомпрессии.

16. Устройство по п.1, дополнительно включающее в себя устройство управления кинотеатром, причем упомянутое устройство управления кинотеатром выполнено с возможностью передачи информации управления на устройство хранения информации и декодер и получения информации о состоянии от устройства хранения информации и декодера.

17. Устройство по п.1, выполненное с возможностью установления канала связи, причем упомянутый канал связи предназначен для передачи информации вовне и приема информации извне устройства.

18. Устройство по п.17, в котором информация включает в себя информацию управления и информацию о состоянии.

19. Устройство по п.17, в котором информация включает в себя обновление видеопрограммы и/или звуковой программы.

20. Устройство по п.17, в котором канал связи включает выделенный канал данных с использованием телефонной линии.

21. Устройство по п.17, в котором канал связи включает канал данных с использованием телефонной линии в режиме установления соединения по запросу.

22. Устройство по п.17, в котором канал связи включает пакетный канал передачи данных.

23. Устройство по п.17, в котором канал связи включает канал связи с использованием сети Интернет.

24. Устройство по п.17, в котором канал связи включает беспроводной канал связи.

25. Устройство по п.17, в котором канал связи включает спутниковый канал передачи данных.

26. Устройство по п.1, в котором носитель информации включает в себя, по меньшей мере, один оптический носитель информации.

27. Устройство по п.26, в котором носитель информации содержит несколько оптических носителей информации, и в котором сигналы изображения и звуковые программы хранятся на нескольких оптических носителях информации непоследовательно.

28. Устройство по п.26, в котором звуковые сигналы хранятся на оптическом носителе информации, отличном от того, на котором хранятся сигналы изображения.

29. Устройство по п.26, дополнительно содержащее кодированные сигналы, представляющие собой информацию рекламного характера, и в котором упомянутые кодированные сигналы, представляющие собой информацию рекламного характера, хранятся на оптическом носителе информации, отличном от тех, на которых хранятся сигналы изображения и звуковые сигналы.

30. Устройство по п.26, в котором оптический носитель информации содержит, по меньшей мере, один диск УЦД.

31. Устройство по п.1, в котором носитель информации содержит, по меньшей мере, один магнитный носитель информации.

32. Устройство по п.31, в котором носитель информации содержит множество магнитных носителей информации, и в котором сигналы изображения и звуковые сигналы хранятся на множестве магнитных носителей информации непоследовательно.

33. Устройство по п.31, в котором звуковые сигналы хранятся на магнитном носителе информации, отличном от того, на котором хранятся сигналы изображения.

34. Устройство по п.31, дополнительно содержащее кодированные сигналы, представляющие собой информацию рекламного характера, и в котором упомянутые кодированные сигналы, представляющие собой информацию рекламного характера, хранятся на магнитном носителе информации, отличном от тех, на которых хранятся сигналы изображения или звуковые сигналы.

35. Устройство по п.31, в котором магнитный носитель информации содержит, по меньшей мере, один съемный жесткий диск.

36. Устройство по п.31, в котором магнитный носитель информации содержит, по меньшей мере, один модуль ПМД, причем модуль ПМД содержит, по меньшей мере, один компонент для хранения информации.

37. Устройство по п.1, дополнительно содержащее буфер, служащий для синхронизации воспроизведения видеопрограммы и выбранной звуковой программы.

38. Устройство по п.1, в котором устройство хранения информации включает в себя средство использования идентификационной информации для того, чтобы связать различные заранее выбранные фрагменты сигналов изображения или звуковых сигналов с различными носителями информации.

39. Устройство по п.1, в котором устройство хранения информации дополнительно содержит средство параллельного разбиения информации таким образом, чтобы обеспечить возможность доступа к сигналам изображения или звуковым сигналам на требуемой скорости передачи данных и предоставить необходимую для защиты от ошибок степень избыточности.

40. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, два устройства хранения информации, дешифраторы и декомпрессоры соединены друг с другом посредством, по меньшей мере, одного интерфейса локальной сети.

41. Устройство по п.40, в котором сетевой интерфейс содержит сеть Интернет.

42. Устройство по п.1, в котором кодированные сигналы изображения поступают в форме, по меньшей мере, одной видеопрограммы, причем упомянутая видеопрограмма имеет вид либо отдельного неподвижного кадра, либо ряда кадров, демонстрируемых как кадры кинокартины с переменной длиной.

43. Устройство по п.1, в котором записанные на устройстве хранения информации сигналы изображения и звуковые сигналы копируются на дополнительный носитель информации, чем обеспечивается возможность проведения нескольких презентаций кодированных сигналов изображения и звуковых программ.

44. Устройство по п.43, в котором обновления к сигналам изображения и звуковым сигналам хранятся на указанном дополнительном носителе информации.

45. Устройство по п.44, в котором указанный, по меньшей мере, один дополнительный носитель информации представляет собой внутренний жесткий диск.

46. Устройство по п.1, дополнительно включающее в себя средство архивации и хранения отчета о воспроизведении видеопрограммы и звуковой программы.

47. Устройство по п.1, в котором носитель информации хранит кодированные сигналы, представляющие монтажную дорожку, причем упомянутая монтажная дорожка задает фрагменты программы, в которых может осуществляться связывание информации.

48. Устройство по п.1, дополнительно включающее воспроизводящее устройство, причем данное воспроизводящее устройство выполнено с возможностью распространения сигналов с заранее выбранными программируемыми временными сдвигами друг относительно друга.

49. Устройство по п.48, в котором указанные заранее выбранные программируемые временные сдвиги по существу равны нулю для того, чтобы в целях множественной демонстрации видеопрограммы происходила по существу одновременно.

50. Устройство по п.1, дополнительно содержащее проектор, выполненный с возможностью демонстрации видеопрограммы, представленной сигналами изображения.

51. Устройство по п.1, дополнительно содержащее звуковоспроизводящее устройство, выполненное с возможностью воспроизведения выбранной звуковой программы синхронно с демонстрацией видеопрограммы.

52. Способ, в котором сжатые шифрованные кодированные сигналы изображения и звуковые сигналы, представляющие видеопрограмму и множество звуковых программ, связанных с видеопрограммой, обрабатываются с целью обеспечения демонстрации изображения, причем упомянутый способ включает в себя следующие этапы: извлечение сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов во фрагментах из множества носителей информации; объединение соответствующих фрагментов сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов; дешифрование сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов для получения сжатых кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов; декомпрессия сжатых кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов; и демонстрация видеопрограммы синхронно с выбранным одним связанным множеством звуковых программ.

53. Способ по п.52, в котором этапы дешифрования и декомпрессии сигналов изображения и, по меньшей мере, одной звуковой программы происходят раздельно и независимо друг от друга.

54. Способ по п.52, в котором на этапе декомпрессии применяется способ сжатия с использованием обратного дискретного косинусного преобразования с адаптивным размером блока данных.

55. Способ по п.52, в котором этап декомпрессии осуществляется с переменной скоростью.

56. Способ по п.52, дополнительно включающий следующие этапы: группирование сигналов изображения к форме, по меньшей мере, одной видеопрограммы; связывание одной или нескольких звуковых программ с, по меньшей мере, одной видеопрограммой.

57. Способ по п.52, в котором сигналы изображения и звуковые сигналы сохраняются на множестве носителей информации в виде пакетов данных, причем этап декомпрессии дополнительно включает этап извлечения сигналов изображения и звуковых сигналы из пакетов данных.

58. Способ по п.52, дополнительно включающий этап извлечения уникального ключа, а этап дешифрования осуществляется согласно условиям, задаваемым этим уникальным ключом.

59. Способ по п.58, в котором указанный уникальный ключ сохраняется на носителе ключа отдельно от сигналов изображения или звуковых сигналов.

60. Способ по п.59, в котором носитель ключа представляет собой интеллектуальную карту.

61. Способ по п.59, в котором носитель ключа представляет собой магнитный носитель информации.

62. Способ по п.59, в котором носитель ключа представляет собой оптический носитель информации.

63. Способ по п.58, в котором уникальный ключ пересылается.

64. Способ по п.59, дополнительно содержащий этап указания временного интервала, в течение которого уникальный ключ остается в силе для гарантии того, что уникальный ключ используется исключительно в течение указанного интервала.

65. Способ по п.64, дополнительно включающий этап перезаписи уникального ключа на носителе ключа по истечении указанного временного интервала.

66. Способ по п.52, дополнительно включающий этап обеспечения, по меньшей мере, одного "водяного знака", причем этот "водяной знак" практически незаметен во время демонстрации видеопрограммы или звуковой программы при условии соблюдения заданной нормальной скорости передачи данных, однако становится заметным в случае, если видеопрограмма или звуковая программа демонстрируются на скорости, существенно отличающейся от нормальной.

67. Способ по п.66, в котором "водяной знак" идентифицирует информацию о времени и месте демонстрации, связанной с видеопрограммой или звуковой программой после декомпрессии.

68. Способ по п.52, дополнительно включающий в себя этап обеспечения устройства управления кинотеатром, причем данное устройство управления кинотеатром передает и получает информацию управления и информацию о состоянии, относящуюся к этапам записи, дешифровки и декомпрессии.

69. Способ по п.65, дополнительно включающий этап установления канала связи в целях передачи и приема информации.

70. Способ по п.69, в котором информация содержит информацию управления и информацию о состоянии.

71. Способ по п.69, в котором информация включает в себя обновление видеопрограммы и/или звуковой программы.

72. Способ по п.69, в котором канал связи содержит выделенный канал данных с использованием телефонной линии.

73. Способ по п.69, в котором канал связи содержит канал данных с использованием телефонной линии с установлением соединения по запросу.

74. Способ по п.69, в котором канал связи содержит пакетный канал передачи данных.

75. Способ по п.б9, в котором канал связи содержит канал связи с использованием сети Интернет.

76. Способ по п.69, в котором канал связи содержит беспроводной канал связи.

77. Способ по п.69, в котором канал связи содержит спутниковый канал передачи данных.

78. Способ по п.52, в котором носитель информации содержит, по меньшей мере, один магнитный носитель информации.

79. Способ по п.78, в котором носитель информации содержит множество магнитных носителей информации, причем сигналы изображения и звуковые сигналы хранятся на множестве магнитных носителей информации непоследовательно.

80. Способ по п.78, в котором звуковые сигналы хранится на магнитном носителе информации, отличном от того, на котором хранятся сигналы изображения.

81. Способ по п.78, дополнительно содержащий извлечение кодированных сигналов, представляющих собой информацию рекламного характера, причем кодированные сигналы, представляющие собой информацию рекламного характера, хранятся на магнитном носителе информации, отличном от тех, на которых хранятся сигналы изображения и звуковые сигналы.

82. Способ по п.78, в котором носитель информации содержит, по меньшей мере, один диск УЦД.

83. Способ по п.78, в котором носитель информации содержит, по меньшей мере, один съемный жесткий диск.

84. Способ по п.78, в котором носитель информации содержит, по меньшей мере, один модуль ПМД.

85. Способ по п.78, дополнительно содержащий этап буферизации видеопрограмм и, по меньшей мере, одной звуковой программы для синхронизации видеопрограммы и, по меньшей мере, одной звуковой программы во время воспроизведения.

86. Способ по п.52, дополнительно включающий этап связывания различных заранее выбранных фрагментов сигналов изображения или звуковых сигналов с различными носителями информации.

87. Способ по п.52, дополнительно включающий этап параллельного разбиения информации на фрагменты таким образом, чтобы обеспечить возможность доступа к сигналам изображения или звуковому сигналу на требуемой скорости передачи данных и предоставить необходимую для защиты от ошибок степень избыточности.

88. Способ по п.52, дополнительно включающий этап предоставления, по меньшей мере, одного локального сетевого интерфейса.

89. Способ по п.88, в котором сетевой интерфейс включает в себя сеть Интернет.

90. Способ по п.88, в котором кодированные сигналы изображения обеспечиваются в форме, по меньшей мере, одной видеопрограммы, причем эта видеопрограмма имеет вид либо отдельного неподвижного кадра, либо ряда кадров, демонстрируемых как кадры кинокартины с переменной длиной.

91. Способ по п.52, дополнительно включающий этап копирования сигналов изображения и звуковых программ на как минимум один дополнительный носитель информации, чем обеспечивается возможность нескольких презентаций видеопрограммы и выбранных звуковых программ.

92. Способ по п.91, дополнительно включающий этап сохранения обновлений к кодированным сигналам изображения и, по меньшей мере, одной звуковой программе на дополнительном носителе информации.

93. Способ по п.52, дополнительно включающий этап архивации и хранения отчета о воспроизведении видеопрограммы и, по меньшей мере, одной звуковой программы.

94. Способ по п.52, дополнительно выполненное с возможностью помечать некоторый фрагмент сигнала изображения или, по меньшей мере, одной звуковой программы как место, в котором может осуществляться связывание информации.

95. Способ по п.52, дополнительно включающий этап демонстрации кодированных сигналов изображения, представляющих видеопрограмму.

96. Способ по п.52, дополнительно включающий этап распространения сигналов с заранее выбранными программируемыми временными сдвигами друг относительно друга.

97. Способ по п.96, в котором заранее выбранные программируемые временные сдвиги по существу равны нулю для того, чтобы в целях множественного демонстрации одной видеопрограммы происходила, по существу, одновременно.

98. Способ по п.95, дополнительно включающий этап воспроизведения, по меньшей мере, одной звуковой программы синхронно с демонстрацией видеопрограммы.

99. Способ по п.52, в котором упомянутые сжатые шифрованные кодированные сигналы изображения и звуковые сигналы дешифруются и декомпрессируются независимо в отношении сигналов изображения и звуковых сигналов.

100. Устройство, в котором сжатые шифрованные кодированные сигналы изображения и звуковые сигналы, представляющие видеопрограмму и множество звуковых программ, связанных с видеопрограммой, обрабатываются с целью отображения изображения, причем указанное устройство включает в себя средство приема множества носителей информации, дистрибутивно хранящее сжатые шифрованные кодированные сигналы изображения и звуковые сигналы во фрагментах; средство извлечения сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов из множества носителей информации; средство объединения соответствующих фрагментов сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов; средство дешифрования сжатых шифрованных кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов; средство декомпрессии сжатых кодированных сигналов изображения и звуковых сигналов в целях демонстрации видеопрограммы и выбранного воспроизведения выбранной одной из множества звуковых программ синхронно со связанной видеопрограммой.

Описание изобретения к патенту

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к кодированию цифровых изображений и звука. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу декодирования цифровых изображений и звуковых данных в системе цифрового кино. Данное изобретение также относится к кодированию, сжатию, хранению, шифрованию, декомпрессии, дешифрованию и управляемому воспроизведению электронных аудиовизуальных программ, исходящих с центрального устройства на множественные проекторы или презентационные системы.

Описание предшествующего уровня техники

В течение нескольких десятилетий доставка творческого программного материала киноиндустрии в кинотеатры, географически разнесенные в пределах отдельной страны или всего мира, зависела от копирования, распространения и проецирования целлулоидной пленки. В немалой степени способы и механизмы распространения киноматериалов до сих пор остались относительно неизменными.

Процесс копирования и распространения киноматериалов на текущий момент представлен на Фиг.1. Процесс копирования киноматериалов обычно начинается с отснятого негатива высочайшего качества. По окончании процесса производства оригинала фильма на киностудии 50 редактор 52 фильма выпускает мастер-копию фильма. Из этой мастер-копии фильма посредством устройства 54 копирования фильма производится то, что называется негативом распространения, из которого, в свою очередь, в необходимом количестве производятся отпечатки для распространения (позитивы). В зависимости от объема выпуска или количества копий, требуемых для распространения фильма, могут присутствовать дополнительные промежуточные этапы или на каждом этапе могут производиться множественные копии. Позитивы фильмов распространяются с помощью курьера или иным физическим путем в различные кинотеатры, примером которых является кинотеатр 56. В кинотеатре 56 кинофильм показывается посредством проецирования изображений с пленки на поверхность экрана с помощью фильмопроектора 58. В вышеописанной традиционной системе с помощью устройства 51 редактирования звука создается многодорожечная звуковая программа, которая записывается вместе с кинокартиной на пленке таким образом, чтобы данная звуковая дорожка воспроизводилась звуковой системой 57 кинотеатра синхронно во времени с кинокартиной в проекционной системе кинотеатра.

Несмотря на то, что процесс распространения, изображенный на Фиг.1, работает хорошо, ему присущи некоторые ограничения. Вследствие использования целлулоида в качестве материала для изготовления кинопленки и ограниченной полосы частот материала пленки существуют ограничения на возможность обеспечения многоканальной звуковой программы с высоким качеством воспроизведения. Далее, изготовление большого числа копий фильма является довольно дорогой операцией, стоимость которой может выражаться сотнями долларов за каждую копию полнометражного художественного фильма. Также денежные затраты, сложность и временная задержка связаны с физическим распространением больших контейнеров целлулоидной пленки по большому и все увеличивающемуся количеству кинотеатров. Также в киноиндустрии наблюдается нарастающая тенденция развития так называемых "многозальных" кинотеатров, в которых множественные проекционные кинозалы расположены или сконцентрированы вместе в отдельном кинотеатре. В одно и тоже время в каждом из проекционных кинозалов может демонстрироваться кинокартина, отличная от картин, демонстрируемых в остальных кинозалах многозального комплекса.

В силу большого количества производимых копий становится все более и более трудно предотвратить нелегальное копирование и кражу киноматериала. По оценкам, киноиндустрия каждый год теряет миллиарды долларов дохода вследствие пиратства и воровства. Более того, копированные киноматериалы имеют тенденцию к деградации со временем вследствие накопления пыли, износа, перепадов температуры и других известных факторов. В конечном итоге, управленческие расходы и другие издержки связаны с утилизацией киноматериала, который может содержать регламентированные вредные вещества.

Благодаря новым и уже устаревающим технологиям оказывается возможным использовать альтернативные подходы к вышеприведенным проблемам распространения. Например, в настоящий момент доступны способы спутниковой передачи, хотя они и не являются коммерчески жизнеспособными для распространения высококачественного аудиовизуального (АВ) материала. В силу того, что процесс распространения кинопрограмм по существу представляет собой особый тип широковещания в масштабах континента, способ распространения через спутники со всеми присущими ему преимуществами, касающимися широковещания на такие широкие области, кажется наиболее подходящим для распространения фильмов. Однако для передачи качественного АВ сигнала в "реальном времени" требуемая скорость передачи данных (в бит/с) по порядку величины должна составлять 1,5 миллиарда бит в секунду. Для передачи отдельной программы при такой высокой скорости передачи данных требуется пропускная способность, эквивалентная пропускной способности отдельного спутника, что является чрезмерно дорогим. Более того, с помощью альтернативных технологий распространения не удается добиться качества изображения и яркости проецирования, обеспечиваемых целлулоидной пленкой. Конкурирующие технологии обычно включают в себя запись аудиовизуальных (АВ) сигналов на различные магнитные или оптические носители для показа на видеомониторах, по телевидению или на проекционном оборудовании. Данные технологии не обеспечивают качества, эквивалентного пленке, в силу ограниченной полосы частот.

Более того, возможность передачи требуемой информации через спутник подразумевает, что полученная информация должна быть отображена с использованием высококачественного проектора, который до настоящего момента был недоступен. Помимо этого, реализация системы передачи и приема, основанной на спутниках, является весьма дорогостоящей и представляет собой радикальное изменение по сравнению со способами распространения и показа фильмов, используемыми в настоящий момент. Следует понимать, что такое радикальное изменение изначально не может быть приемлемым с коммерческой точки зрения.

Также, успехи цифровых технологий привели к революционной концепции распространения, согласно которой программный материал хранится в электронном виде в цифровом формате, а не на оптических пленочных носителях. Оцифрованные изображения можно распространять на различных магнитных носителях или оптических компакт-дисках. Их также можно передавать через проводные, волоконно-оптические, беспроводные или спутниковые системы связи. На данный момент существует разнообразие форматов УЦД-ПЗУ (постоянное запоминающее устройство на универсальном цифровом диске или DVD-ROM) хранения данных, при этом вместимость одного диска лежит в диапазоне от приблизительно 4,5 гигабайт (Гбайт) до приблизительно 18 Гбайт. Форматы хранения данных на УЦД-ПЗУ с вместимостью, большей 9 Гбайт, реализуют на двусторонних дисках. При этом для доступа к информации, находящейся на второй стороне диска УЦД-ПЗУ с большой емкостью, необходимо вручную переворачивать данный диск.

Для хранения кинокартины со средней длительностью в два часа при средней частоте следования битов сжатого изображения равной 40 Мбит/с и средней частоте следования битов сжатого звука и информации управления, равной 8 Мбит/с, требуется приблизительно 45 Гбайт пространства на носителе информации. Таким образом, даже при задействовании дисков УЦД-ПЗУ с большой емкостью для показа двухчасовой кинокартины требуются несколько дисков УЦД-ПЗУ для обеспечения адекватной емкости.

Более того, для воспроизведения двухчасовой кинокартины УЦД-ПЗУ требуется скорость обработки информации свыше 6 МБ/с или свыше 48 Мбит/с. Несмотря на то, что существуют некоторые устройства проигрывания УЦД-ПЗУ, в которых заявленная скорость передачи информации составляет 8 МБ/с, пока ничего нельзя сказать о качестве и надежности данных устройств. Таким образом, нет никакой гарантии, что упомянутые устройства УЦД-ПЗУ смогут надежно обеспечить скорость передачи информации, равную 6 МБ/с.

Для снижения информационной частоты следования, требуемой для хранимых высококачественных цифровых изображений, были разработаны алгоритмы сжатия данных. В основе одного из способов динамического сжатия цифровых изображений, обеспечивающего значительное сжатие при сохранении качества изображения, лежит использование блоков и суб-блоков данных адаптивного размера, кодированных дискретным косинусным преобразованием (ДКП). В дальнейшем данный способ будет называться способом дискретного косинусного преобразования с адаптивным размером блока данных (ДКПАРБД). Адаптивные размеры блоков данных выбираются таким образом, чтобы задействовать информационную избыточность, существующую в кадре данных изображения. Данный способ описан в Патенте США №5021891 на "СПОСОБ И СИСТЕМУ СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ С АДАПТИВНЫМ РАЗМЕРОМ БЛОКА ДАННЫХ", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в данный документ в качестве ссылки. Способ ДКП также описан в Патенте США №5107345 на "СПОСОБ И СИСТЕМУ СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ С АДАПТИВНЫМ РАЗМЕРОМ БЛОКА ДАННЫХ", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в данный документ в качестве ссылки. Далее, использование ДКПАРБД в комбинации с дискретным преобразованием с деревом квадрантов описано в Патенте США №5452104 на "СПОСОБ И СИСТЕМУ СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ С АДАПТИВНЫМ РАЗМЕРОМ БЛОКА ДАННЫХ", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в данный документ в качестве ссылки. В системах, раскрытых в данных патентах, используется межкадровое кодирование, при котором каждый кадр из последовательности кадров изображения кодируется безотносительно к содержанию любого другого кадра.

Распространение информации кинофильмов с использованием цифровых электронных форматов значительно повышает потенциал для быстрого копирования при низкой стоимости без потерь качества. Однако, помимо простоты копирования, характерной для цифровой технологии, существуют способы шифрования, гарантирующие, что информация зашифрована способом, предотвращающим распространение полезной информации неавторизованными сторонами.

Технологии, подобные способу ДКПАРБД сжатия данных, современное проекционное оборудование и способы электронного шифрования обеспечивают возможность реализации системы "цифрового кино". Согласно общепринятому определению цифровое кино относится к электронному распространению и воспроизведению высококачественных кинопрограмм, которые были преобразованы в цифровой электронный формат в целях хранения, передачи и воспроизведения. С помощью системы цифрового кино можно преодолеть многие из ограничений, характерных для процесса распространения фильмов на текущий момент. Для системы цифрового кино не будет характерна деградация качества со временем, которая имеет место для целлулоидных пленок. Далее, с помощью системы цифрового кино фактически преодолевается проблема кражи и нелегального копирования целлулоидных пленок и дополнительно обеспечивается возможность реализации мер безопасности в самой системе цифрового кино. Однако полностью завершенная система цифрового кино до сих пор не была разработана киноиндустрией или смежными областями техники.

До сих пор остаются нерешенными некоторые вопросы и проблемы. Новые системы цифрового кино требуют улучшенных форм защиты для предотвращения краж из кинотеатров. Для получения большей экономической отдачи число кинотеатральных комплексов с множественными кинозалами неуклонно возрастает, в результате чего возрастает сложность расписания презентаций, а также количество местоположений, где происходит показ данной кинокартины. Для этого потребовались бы многочисленные дополнительные электронные копии для их пересылки с целью презентации в кинотеатры, используя способы распространения на текущий момент, что влечет за собой сложность и накладные расходы.

Каналы и механизмы распространения по-прежнему определяются старыми способами копирования и распространения целлулоидной пленки, которые были описаны ранее. Необходимо, чтобы новые способы вобрали в себя полностью все преимущества обработки данных предложенной системы цифрового кино с целью снижения объемов копирования, обеспечения более быстрого выпуска кинокартин на рынок и обновления продуктов в кинопрокате, гарантируя при этом улучшенное планирование и гибкость при распространении при разумных расходах. В то же время некоторые кинопродюсеры, студии или менеджеры кинотеатров хотели бы иметь централизованное управление выпуском и распространением, расширяя при этом свое присутствие на новых рынках. Например, оказывается желательным поставлять фильмы или какие-либо другие аудиовизуальные презентации с альтернативными звуковыми дорожками с целью удовлетворения нарастающего спроса на рынках с многоязыковой аудиторией или иноязычными аудиториями при более эффективном расходовании средств.

Таким образом, актуальной является интеграция определенной технологии в устройстве и способе кодирования, шифрования, хранения и управления программами цифрового изображения и звука. Задачи настоящего изобретения достигаются описываемым ниже способом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предметом настоящего изобретения являются устройство и способ, согласно которым шифрованные сигналы, являющиеся представлением изображения и пересылаемые в сжатом и шифрованном виде на носитель информации, обрабатываются с целью обеспечения воспроизведения изображения, причем данное устройство включает в себя устройство хранения информации, сконфигурированное для приема носителя информации, и декодер, выполненный с возможностью приема шифрованных и сжатых сигналов от носителя информации. Данный декодер дополнительно включает в себя дешифратор, сконфигурированный для дешифрования шифрованных и сжатых сигналов, а также устройство декомпрессии данных, сконфигурированное для приема сигналов сжатых данных от дешифратора и декомпрессии шифрованных и сжатых сигналов с целью воспроизведения изображения, причем в данном декомпрессоре используется способ сжатия данных, основанный на обратном дискретном косинусном преобразовании с адаптивным размером блока данных. Способ по данному изобретению - это способ, согласно которому шифрованные сигналы, являющиеся представлением изображения и пересылаемые в сжатом и шифрованном виде на носитель информации, обрабатываются с целью обеспечения воспроизведения изображения, причем данный способ включает в себя этапы извлечения сжатых и шифрованных сигналов, поступающих с носителя информации; дешифрования сжатых и шифрованных данных с целью выдачи дешифрованных сжатых сигналов; декомпрессии сжатых и шифрованных сигналов с целью обеспечения воспроизведения изображения, причем в процессе декомпрессии используется способ сжатия данных, основанный на обратном дискретном косинусном преобразовании с адаптивным размером блока данных.

Соответственно, описанные устройство и способ обеспечивают декодирование, дешифрование и декомпрессию данных изображения и/или звука, в общем случае представляемых в виде программного материала. На центральном устройстве или концентраторе программный материал сжимается в цифровом виде, шифруется и хранится в состоянии готовности к распространению на устройствах отображения с большим экраном данной программы в одном или нескольких кинозалах или кинотеатрах. К программному материалу, в общем случае, относится изображение кинокартин, звуковые программы, синхронизированные с изображением по времени, и/или другая соответствующая информация, такая как, например, визуальные подсказки для аудиторий с неполноценным зрением, субтитры для перевода на иностранные языки и/или для аудиторий с неполноценным слухом, а также реклама и режиссерские дорожки, предназначенные для мультимедиа-данных. Программный материал может иметь большую длительность (например, полнометражный художественный фильм) или малую длительность (например, анонс кинокартины или коммерческая реклама), или быть неподвижным кадром (например, реклама или анонс). Звуковые и другие соответствующие программы необязательно должны быть синхронизированы во времени или храниться вместе с видеоизображением, как, например, в случае фоновых звуковых программ и рекламы.

На центральном концентраторе программная информация обрабатывается для последующего распространения. Генератор исходных данных, расположенный либо в центральном концентраторе, либо в каком-либо другом месте, может использоваться для формирования электронных сигналов звука и изображений из аналоговых или цифровых входных данных. Генератор исходных данных может включать в себя телекинопроэкционную аппаратуру, предназначенную для формирования электронного сигнала изображения, и устройство считывания звуковой информации, предназначенное для формирования электронного звукового сигнала. В качестве альтернативного варианта электронный сигнал может поступать напрямую с цифровой камеры или другого электронного источника, такого как, например, компьютерная система формирования образов.

Затем электронные сигналы изображения и звука подвергаются обработке устройством сжатия/шифрования данных. Устройство сжатия/шифрования данных, опять же, может либо располагаться в центральном концентраторе, либо в том же месте, что и генератор исходных данных, например в выпускающей студии. Для записи данных звука и изображения на носитель информации можно использовать известную технологию динамического сжатия данных. В качестве способа сжатия данных можно использовать способ ДКПАРБД, описанный в патентах за номерами 5452104, 5107345 и 5021891. Носитель информации может быть любым типом из нижеследующего списка: электронная лента большой емкости; магнитные или оптические устройства хранения информации, такие как компакт-диски, универсальные цифровые диски или жесткие диски; сетевое устройство хранения информации. Более того, некоторая информация вместо хранения может быть передана через проводные, волоконно-оптические, беспроводные или спутниковые системы связи. Звуковой сигнал можно сжимать с помощью вышеописанных способов или с помощью стандартного алгоритма цифрового сжатия звука. Сжатые звуковые данные можно хранить на тех же самых носителях.

Способы шифрования подразумевают использование переменных во времени значений электронных ключей и/или цифровой последовательности слов управления, которая подается на авторизованные приемники и проекторы. Более того, к сигналу изображения и/или звука можно добавить цифровую подпись или "водяной знак". "Водяной знак" не воспринимается обычной аудиторией, но при этом служит для идентификации источника неавторизованной копии программы при анализе не в реальном времени или воспроизведении неподвижного кадра. Информация дешифрования, необходимая для дешифрования информации изображения и/или звука, формируется отдельными устройствами дешифрования с использованием уникальных ключей секретных алгоритмов и защищенной информации, пересланной в кинотеатр. В общем случае, сигналы изображения и звука шифруются раздельно. С помощью обработки сегментов, относящихся к звуку и изображению, как отдельных программ, можно комбинировать различные звуковые программы с различными программами изображения, что может быть необходимо по нескольким причинам, одной из которых могут быть разные языки.

Сжатые и шифрованные сигналы также хранятся на носителе информации или подаются на центральный концентратор для последующей передачи. Если имела место передача, то с помощью способа модуляции/передачи можно добавить информацию прямой коррекции ошибок и модулировать поток данных, предназначенный для передачи. Передача может осуществляться через любой тип проводного или беспроводного сообщения, например через наземный кабель, оптическую систему, спутник, Интернет или другими способами.

Центральный концентратор дополнительно включает в себя устройство управления сетью. Устройство управления сетью, в свою очередь, может включать в себя процессоры управления, предназначенные для управления всей работой как кодера, так и подсистемы кинотеатра, что подразумевает хранение, воспроизведение/отображение, общий мониторинг/управление и функции управления сетью. Устройство управления сетью способно функционировать при централизованном или распределенном полном автоматическом управлении, полуавтоматическом управлении или при элементах ручного управления.

Под управлением устройства управления сетью программный материал и дополнительная информация управления хранятся и передаются в подсистему кинотеатра. Устройство управления сетью также включает в себя способы управления, предназначенные для уведомления подсистемы кинотеатра об идентичности передаваемых программ. Более того, предоставляется способ управления, предназначенный для выборочного управления хранилищем принятой программы каждой из подсистем кинотеатра.

В подсистеме кинотеатра устройство хранения информации получает носитель(и) информации с центрального концентратора. Модуль воспроизведения считывает информацию с носителя информации, отслеживает записанную информацию на предмет ошибок и запрашивает повторную передачу блоков информации, содержавших ошибки. Для запроса на повторную передачу подсистема кинотеатра, такая как устройство управления кинотеатром, использует коммуникационный тракт (от системы кинотеатра к центральному концентратору). В качестве коммуникационного тракта может использоваться телефонная сеть, спутниковый канал, Интернет или любой другой способ связи.

Под управлением устройства управления кинотеатром устройство хранения информации подсистемы кинотеатра может быть задействовано в качестве локального централизованного хранилища программного материала. Устройство хранения информации может включать в себя такие носители информации, как УЦД, съемные жесткие диски или модуль ПМД (простой массив дисков). На устройстве хранения информации могут быть записаны несколько программ одновременно. Устройство хранения информации может быть подключено к локальной сети (ЛС) (электронной или оптической) таким образом, что любая программа может воспроизводиться и демонстрироваться на любом авторизованном проекторе. Также, одна и та же программа может одновременно воспроизводиться на двух или более проекторах. Программный материал направляется с устройства хранения информации в заданный(ые) кинозал(ы) через локальную сеть (ЛС), для построения которой могут быть задействованы различные сетевые архитектуры. В настоящем описании предполагается использование ЛС с архитектурой с центральным сетевым коммутатором. Однако для рассматриваемой подсистемы возможно применение и других типов архитектур ЛС.

После передачи программного материала на модуль воспроизведения декодер декомпрессирует и дешифрует (или дескремблирует) программный материал. Алгоритмы декомпрессии и дешифрования данных зависят от соответствующих способов сжатия и шифрования данных, используемых на центральном концентраторе. Декомпрессированная/дешифрованная информация отображается с помощью проектора в кинозале, в то время как звуковой сигнал воспроизводится посредством электронной звуковой подсистемы.

Устройство управления кинотеатром, в общем случае, управляет всеми аспектами процедуры проецирования, включая хранение полученных программ, декомпрессию и дешифрование сигналов программного материала и отображение программного материала. Устройство управления кинотеатром может также контролировать период времени и/или количество повторных воспроизведений, разрешенных для каждой программы. В качестве альтернативного варианта процесс управления презентацией может быть локализован на проекторе, удаленном блоке управления или может осуществляться под управлением центрального концентратора или другого централизованного элемента. Более того, устройство управления кинотеатром может быть сконфигурировано для интеграции процедур воспроизведения с другими процедурами в кинотеатре, такими как операции, связанные с соглашениями о скидках, продажа билетов, рекламы, сигнализация, управление условиями окружающей среды, освещение, управление звуковой системой и т.д. Также, каждая подсистема кинотеатра может включать в себя множественные кинозалы, совместно использующие общее хранилище и функции управления для более гибкого проведения презентаций при эффективном расходовании средств.

Использование цифрового шифрования обеспечивает встроенные меры безопасности. Для обеспечения сквозной передачи шифрованных данных используются криптографические способы. Иными словами, данные изображения и/или звука шифруются на генераторе исходных данных и дешифруются в подсистеме кинотеатра во время воспроизведения. В дополнение к электронным мерам безопасности физические меры безопасности обеспечивают дополнительную защиту программного материала.

Физические меры безопасности могут быть особенно важными для защиты декомпрессированных/дешифрованных сигналов от "подслушивания", предшествующего воспроизведению проектором в подсистеме кинотеатров. В варианте осуществления настоящего изобретения устройство декомпрессии/дешифрования данных смонтировано в защищенном замкнутом кожухе, который физически прикреплен к проектору или встроен в него таким образом, что данный кожух нельзя удалить без авторизованного доступа. Данный кожух предотвращает зондирование дешифрованного сигнала. Более того, проникновение в защищенное окружение или кожух может инициировать процесс уничтожения или стирания криптографической информации об электронных ключах, а также уничтожения или изменения цифровых данных, доступных в точке подачи на проектор с целью предотвращения копирования.

Соответственно, в данном изобретении представлены устройство и способ декодирования, декомпрессии и дешифрования цифровых данных изображения и звука, а также функции управления с целью мониторинга и управления подобным устройством.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидны при подробном описании, приведенном ниже совместно с чертежами, на которых используется сквозная нумерация позиций:

На Фиг.1 приведена блок-схема традиционной системы распространения кинофильмов.

На Фиг.2 приведена укрупненная блок-схема варианта осуществления устройства цифрового кино, соответствующая настоящему изобретению.

На Фиг.3 приведена блок схема генератора исходных данных, основанного на использовании кинопленки.

На Фиг.4 приведена блок-схема устройства сжатия/шифрования данных.

На Фиг.5 приведена блок-схема устройства управления сетью.

На Фиг.6 приведена блок-схема внутренней сети концентратора и избыточность центрального концентратора.

На Фиг.7а-7д приведены блок-схемы устройств хранения информации.

На Фиг.8 приведена блок-схема модуля хранения информации, в котором используются несколько проигрывателей дисков, соединенных последовательно, и устройство воспроизведения.

На Фиг.9 приведена блок-схема устройства хранения информации, в котором используются несколько проигрывателей дисков, соединенных параллельно, и устройство воспроизведения.

На Фиг.10 приведена блок-схема устройства хранения информации, в котором используется кассета магнитного диска и устройство воспроизведения.

На Фиг.11 приведена блок-схема подсистемы кинотеатра, в которой в качестве устройства хранения информации используется съемный жесткий диск.

На Фиг.12 приведена блок-схема устройства управления кинотеатром.

На Фиг.13 приведена блок-схема подсистемы кинотеатра, в которой в качестве устройства хранения информации используется модуль ПМД.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Настоящее изобретение включает в себя устройство и способ электронного декодирования, декомпрессии и дешифрования аудиовизуальных программ, таких как кинокартины в системах кинотеатров, кинотеатрах, кинотеатральных комплексах и/или презентационных системах, иногда называемые "цифровое кино".

Цифровое кино объединяет в себе новшества в сжатии изображения и звука, технологии проецирования, методологии шифрования и многих других областях. Цифровое кино разработано с целью замены используемого в настоящее время способа физического распространения целлулоидной пленки до каждого местоположения ее воспроизведения или проецирования, такого как кинотеатр или удаленный кинозал. Благодаря цифровому кино отпадает необходимость копирования целлулоидной пленки и обеспечивается потенциал для высококачественного воспроизведения аудиовизуальных программ, а также для встроенных мер безопасности. Программы можно передавать в кинотеатры и хранить на устройствах хранения информации, таких как съемные жесткие диски (СЖД) или цифровые многосторонние диски (УЦД), для последующего воспроизведения.

Хотя настоящее изобретение с равным успехом может быть применено для презентации визуальной и звуковой информации для целого ряда мест проведения презентаций, таких как открытые кинотеатры, кинотеатральных комплексов для автолюбителей, публичные кинозалы, школы, специализированные рестораны и т.д., в целях простоты нижеследующего изложения используется примерный вариант кинотеатра или кинотеатрального комплекса. Для специалистов в данной области техники не составит труда разобраться в том, как настоящее изобретение можно применить для других мест проведения презентаций.

Устройство 100 цифрового кино настоящего изобретения приведено на Фиг.2. Устройство 100 цифрового кино состоит из двух основных систем: по меньшей мере, одного центрального устройства или концентратора 102 и, по меньшей мере, одной подсистемы 104 кинотеатра или презентации. Конструкция концентратора 102 и подсистемы 104 кинотеатра схожа с конструкцией концентратора и подсистемы кинотеатра, описанных в находящейся на рассмотрении заявке на Патент США с серийным номером 09/075152, поданной на рассмотрение 8 мая 1998 г., переуступленной правопреемнику настоящего изобретения и включенной в данный документ в качестве ссылки.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения данные изображения и звука сжимаются, записываются на носитель информации и распространяются с концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра. В общем случае, для приема данных изображения и звука в сети мест проведения презентаций подсистема 104 кинотеатра используется в каждом кинотеатре или месте проведения презентации и включает в себя некоторое централизованное оборудование, а также определенное оборудование, используемое для каждого презентационного зала.

На центральном концентраторе 102 генератор 108 исходных данных получает киноматериал и генерирует цифровую версию кинокартины. Цифровые данные сжимаются и шифруются устройством 112 сжатия/шифрования данных (СШД) и записываются на носитель информации устройством 116 хранения информации концентратора. Устройство 120 управления сетью контролирует и передает управляющую информацию на генератор 108 исходных данных, СШД 112 и сохраняет на носителе данные посредством устройства 116 хранения информации концентратора. Устройство 124 управления условным доступом предоставляет информацию о специфических электронных ключах, в результате чего только конкретные кинотеатры становятся авторизованными для показа конкретных программ.

В подсистеме 104 кинотеатра устройство 128 управления кинотеатром управляет устройством 132 управления кинозалом. На основе информации управления, получаемой от устройства 132 управления кинозалом, устройство 136 хранения информации кинотеатра передает сжатые данные, хранимые на носителе информации, на модуль 140 воспроизведения. Модуль 140 воспроизведения принимает сжатые данные от устройства 136 хранения информации кинотеатра и подготавливает сжатые данные для обработки в соответствии с заранее заданными последовательностью, размером и информационной скоростью (частотой следования). Модуль 140 воспроизведения выдает сжатые данные на декодер 144. Декодер 144 получает сжатые данные от модуля 140 воспроизведения и выполняет дешифрование, декомпрессию и форматирование данных и выдает обработанные данные на проектор 148 и звуковой модуль 152. Проектор 148 воспроизводит данные на экраны, а звуковой модуль 152 воспроизводит звуковую информацию через акустическую систему, при этом оба работают под управлением устройства 132 управления кинозалом.

При функционировании генератор 108 исходных данных подает в систему оцифрованные электронные видеопрограммы и/или звуковые программы. Обычно генератор 108 исходных данных получает киноматериал и генерирует оцифрованную информацию или данные, записываемые на магнитную ленту. Для создания оцифрованной версии кинокартины или какой-либо другой программы пленка сканируется цифровым способом при очень высоком разрешении. Обычно в процессе кино-видеопреобразования (преобразования изображения с кинопленки в цифровой сигнал) формируются данные изображения, звуковая же часть программы формируется посредством широко известной цифровой обработки звука. Обрабатываемые изображения необязательно должны браться с кинопленки, а могут быть отдельными изображениями, или изображения типа неподвижных кадров, или серия кадров или изображений, в том числе и показываемые в качестве кинокартин переменной длительности. Эти изображения могут быть представлены в виде последовательности или набора с целью создания того, что обычно называется видеопрограммами. Более того, может быть предоставлен и другой материал, такой как дорожки с визуальными подсказками для аудиторий с неполноценным зрением, субтитры для перевода на иностранные языки и/или для аудиторий с неполноценным слухом, а также режиссерские дорожки, предназначенные для мультимедиа-данных. Аналогично, для формирования необходимых звуковых программ используются отдельные звуки, наборы звуков или записи.

В качестве альтернативного варианта цифровые данные изображения могут быть получены с помощью цифровой камеры с высокой разрешающей способностью или другого известного устройства или способа формирования цифровых данных изображения. Использование цифровой камеры, непосредственно выдающей оцифрованные данные изображения, особенно эффективно для фиксирования "живых" событий с целью почти мгновенного или одновременного распространения. Для непосредственного формирования графических изображений, подлежащих распространению, можно также задействовать компьютеры или схожее оборудование.

Цифровые данные изображения подаются на устройство 112 сжатия/шифрования данных, которое сжимает цифровой сигнал с использованием заранее выбранного известного формата или процесса, тем самым сокращая объем цифровых данных, необходимых для высококачественного воссоздания исходного изображения. Для сжатия исходного изображения в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используется способ ДКПАРБД. Способ ДКПАРБД сжатия данных описан в вышеупомянутых Патентах США за номерами 5021891, 5107345 и 5452104. Звуковая информация также может быть сжата с использованием стандартных способов и синхронизирована во времени со сжатой информацией изображения. Сжатая информация изображения и звука затем шифруются и/или скремблируются с использованием одного или нескольких безопасных электронных способов.

Устройство 120 управления сетью отслеживает состояние устройства 112 сжатия/шифрования данных и направляет сжатые данные с устройства 112 сжатия/шифрования данных на устройство 116 хранения информации концентратора. Устройство 116 хранения информации концентратора включает в себя один или несколько носителей информации (показаны на Фиг.8). Как описывается ниже, носитель(и) информации может быть представителем любого вида устройств хранения данных высокой емкости, такого как универсальный цифровой диск (УЦД) или съемный жесткий диск (СЖД). После записи сжатых данных на носитель информации данный носитель информации физически транспортируется в подсистему 104 кинотеатра и, в частности, в устройство 136 хранения информации театра.

В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения сжатая информация изображения и звука хранятся раздельно (несмежно) и независимо друг от друга. То есть, предоставляется способ сжатия и хранения звуковых программ, связанных с информацией изображения или видеопрограммами, но разделенных с ними по времени. При применении настоящего изобретения не накладывается никаких требований на одновременную обработку звука и изображения. Для связывания соответствующих звуковых и видеопрограмм друг с другом в зависимости от обстоятельств используется заранее определенный идентификатор, либо механизм или схема идентификации. Это позволяет по требованию привязывать одну или несколько заранее заданных звуковых программ с, по меньшей мере, одной видеопрограммой во время или в течение презентации. Иными словами, при отсутствии начальной временной синхронизации со сжатой информацией изображения сжатые звуковые данные привязываются и синхронизируются с данными изображения при презентации программы.

Помимо этого, раздельное хранение звуковой и видеопрограмм позволяет синхронизировать звуковые программы на разных языках с видеопрограммой без необходимости повторного создания видеопрограммы для каждого языка. Более того, раздельное хранение звуковой и видеопрограмм позволяет поддерживать множественные конфигурации акустических систем без необходимости перемежения множественных звуковых дорожек с видеопрограммой.

В дополнение к видеопрограмме и звуковой программе в систему может быть добавлена отдельная рекламная программа. Обычно рекламный материал меняется чаще, чем художественная программа. Использование отдельной рекламной программы позволяет обновлять рекламный материал без необходимости обновления художественных программ. Рекламная программа включает в себя такую информацию, как непосредственно реклама (слайды, звуковое сопровождение, рекламные ролики и т.п.) и анонсы кинофильмов, которые будут показаны в данном кинотеатре. Вследствие большой информационной емкости носителей информации, таких как УЦД или СЖД, на них могут быть записаны тысячи слайдов или других рекламных элементов.

Использование томов хранения информации большой емкости позволяет производить настройку таким образом, что конкретные слайды, реклама или анонсы могут быть показаны в конкретных кинотеатрах конкретным заказчикам.

Несмотря на то, что на Фиг.2 показаны сжатые данные, хранящиеся на устройстве 116 хранения информации, и физическая транспортировка носителя(ей) информации в подсистему 104 кинотеатра, следует понимать, что сжатая информация или ее блоки можно передать в устройство 136 хранения информации кинотеатра с использованием любого из ряда способов проводной или беспроводной передачи. Способы передачи включают в себя спутниковую передачу, широко известную многоабонентскую линию, узлы доступа в Интернет, выделенные телефонные линии или двухточечные волоконно-оптические сети.

Ниже приведено описание вариантов осуществления блоков обработки данных из состава центрального концентратора 102, которые изображены на Фиг.2-9. На Фиг.3 приведен генератор 108 исходных данных. Согласно Фиг.3, генератор 108 исходных данных оцифровывает исходный вариант 156 кинофильма, такой как художественный фильм, отснятый на пленку 35 мм, после чего оцифрованная версия записывается на магнитную ленту. Генератор 108 исходных данных включает в себя кино-видеоконвертер или процесс 164 высокой четкости (ВЧ), служащий для получения исходного варианта 156 кинофильма и для формирования оцифрованных изображений из исходного варианта 156 кинофильма. Кино-видео преобразование широко используется в киноиндустрии, и для реализации данного процесса можно задействовать любую из нескольких доступных коммерческих служб или устройств. Тем не менее, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения кино-видеопреобразование с высоким разрешением используется как доступная в настоящий момент с оборудованием, произведенным CINTEL или Philips BTS и широко известным в данной области техники. Разрешение и специфический выбор используемого оборудования определяются стоимостью и другими известными факторами, учитываемыми при разработке данной службы. В зависимости от целевой аудитории, доступного проекционного оборудования и местоположения, а также учитывая пожелания о снижении скорости передачи данных для определенных видов спутниковой передачи, можно использовать альтернативные значения разрешения.

Если исходный вариант 156 кинофильма представляет собой вариант в стандартном формате 35 мм, то обработка изображения выполняется с использованием кино-видеопреобразования при 24 кадрах в секунду. Оцифрованные выходные данные кино-видеопреобразования могут быть записаны на магнитную ленту с использованием высокоскоростного устройства записи или могут быть немедленно сжаты и/или зашифрованы с использованием более медленного устройства записи на ленту или с использованием другой известной системы или носителя для хранения изображений.

В силу того, что кино-видеоконвертер может обработать только изображение, часть исходных данных, относящаяся к звуковому сопровождению обрабатывается независимо от изображения. Если в исходном варианте звук записан в аналоговом формате, то для оцифровки он обычно подается на магнитной ленте 168 в устройство 172 считывания звука. В первом варианте осуществления настоящего изобретения мультиплексор 176 объединяет до двенадцати каналов оцифрованного звука с оцифрованным изображением. Мультиплексированный сигнал записывается вместе с видеопрограммой на носитель информации, такой как устройство 180 записи цифрового видео на пленку с высокой плотностью или схожее с ним устройство хранения цифровой информации большой емкости. В качестве альтернативного варианта, как упоминалось выше, звуковая программа может храниться и обрабатываться отдельно от видеопрограммы, при этом включается информация временной синхронизации, необходимая для корректного совмещения во времени звуковой и видеопрограмм в системе воспроизведения кинозала. Информация временной синхронизации может храниться в видеопрограмме, звуковой программе или в отдельной программе управления.

Несмотря на то, что генератор 108 исходных данных изображен как часть центрального концентратора 102, следует понимать, что данный генератор может располагаться в устройстве, отличном от центрального концентратора 102. Другие устройства могут оказаться более подходящими для формирования оцифрованного сигнала с ленточного, магнитного или оптического носителя. В качестве альтернативного варианта генератор 108 исходных данных может включать в себя цифровую камеру со встроенным магнитным или оптическим устройством хранения информации или другой цифровой механизм формирования изображений (например, тот, что используется для компьютерной графики и спецэффектов), который непосредственно формирует цифровой исходный материал. Генератор 108 исходных данных может также включать в себя систему оцифровки неподвижных изображений, такую как оптический сканер или преобразователь изображений, используемый для фотографических слайдов формата 35 мм или отпечатков. Таким образом, обыкновенные и специализированные студии, такие как студии спецэффектов, или другие учреждения, участвующие в подготовке и презентации видеопрограммы, формируют необходимый оцифрованный материал, который затем подается на концентратор 102 для последующей обработки или передачи.

На Фиг.4 приведена блок-схема устройства 112 сжатия/шифрования данных. Подобно генератору 108 исходных данных, устройство 112 сжатия/шифрования данных может быть частью центрального концентратора 102 или располагаться в отдельном устройстве. Например, устройство 112 сжатия/шифрования данных может располагаться вместе с генератором 108 исходных данных на постановочной студии кино и телевидения. Более того, процесс сжатия либо данных изображения, либо звуковых данных можно реализовать как процесс с переменной скоростью.

Устройство 112 сжатия/шифрования данных принимает цифровые данные, выдаваемые генератором 108 исходных данных. Перед дальнейшей обработкой цифровые данные изображения и звука могут записываться в буфер кадров (не показан).

Цифровой сигнал изображения передается на устройство 184 сжатия изображений. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство 184 сжатия изображений обрабатывает цифровой сигнал изображения, используя способ ДКПАРБД, описанный в вышеупомянутых патентах США за номерами 5021891, 5107345 и 5452104.

Согласно способу ДКПАРБД входной цветной сигнал обычно подается в формате YIQ, где Y обозначает компонент светимости или яркости, а I и Q обозначают компоненты насыщенности или яркости. Также можно использовать и другие форматы, такие как YUV или RGB. Согласно способу ДКПАРБД вследствие низкой пространственной чувствительности глаза к цвету цветовые компоненты (I и Q) дискретизуются на количество фрагментов, кратное двум, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Следовательно, для представления каждого пространственного сегмента входного изображения используются четыре компоненты светимости и две компоненты насыщенности.

Каждая из компонент светимости и насыщенности подается на устройство блочного перемежения. В общем случае блок данных размером 16×16 подается на устройство блочного перемежения, которое упорядочивает фрагменты изображения в упомянутых блоках данных размером 16×16 с целью формирования блоков и составных суб-блоков данных для анализа посредством дискретного косинусного преобразования (ДКП). Оператор ДКП представляет собой один из способов преобразования сигнала, дискретизированного по времени, в частотное представление того же самого сигнала. Посредством преобразования в частотное представление с помощью способа ДКП достигаются очень высокие уровни сжатия данных, в результате чего дискретизатор можно сконструировать таким образом, чтобы в полной мере использовались преимущества характеристик частотного представления изображения. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения для первого упорядочения применяется одно ДКП 16×16, для второго упорядочения применяются четыре ДКП 8×8, для третьего упорядочения применяются шестнадцать ДКП 4×4 и для четвертого упорядочения применяются шестьдесят четыре ДКП 2×2.

Операция ДКП снижает пространственную избыточность, характерную для исходного варианта изображения. После выполнения ДКП большая часть энергии сигнала концентрируется в нескольких коэффициентах ДКП.

Для блока данных размером 16×16 и каждого субблока данных производится анализ преобразованных коэффициентов с целью определения числа битов, необходимого для кодирования каждого блока или субблока данных. Далее, блок данных или комбинация субблоков данных, для кодирования которых требуется наименьшее число битов, выбирается в качестве представления сегмента изображения. Например, для представления сегмента изображения можно выбрать два субблока данных размером 8×8, шесть субблоков данных размером 4×4 и восемь субблоков данных размером 2×2.

Затем выбранный блок данных или комбинация субблоков данных надлежащим образом упорядочивается. При приготовлении к передаче значения коэффициентов ДКП могут претерпеть дальнейшие преобразования, такие как частотное взвешивание, дискретизация, кодирование (например, кодирование с переменной длиной) с использованием известных способов, при этом данные преобразования не ограничиваются вышеприведенным списком. Сжатый сигнал изображения затем подается как минимум на одно устройство 188 шифрования изображений.

Цифровой звуковой сигнал обычно подается на устройство 192 сжатия звуковых данных. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения устройство 192 сжатия звуковых данных обрабатывает многоканальную звуковую информацию с использованием стандартного алгоритма сжатия цифрового звука. Сжатый звуковой сигнал подается как минимум на одно устройство 196 шифрования звука. В качестве альтернативного варианта может передаваться и использоваться в несжатом, но тем не менее цифровом формате.

Устройство 188 шифрования изображения и устройство 196 шифрования звука шифруют, соответственно, сжатые сигналы изображения и звука с использованием любого из ряда известных способов шифрования. Сигналы изображения и звука можно шифровать с использованием одного и того же или разных способов шифрования. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используется способ шифрования, который включает в себя скремблирование цифровых последовательностей как видеопрограммы, так и звуковой программы в реальном времени.

На устройстве 188 шифрования изображения и устройстве 196 шифрования звука программный материал обрабатывается схемой скремблирования/шифрования, использующей меняющуюся со временем информацию об электронных ключах (обычно она меняется несколько раз в секунду). Прошедшая скремблирование программная информация может быть сохранена или передана, например, через воздушную среду по беспроводному каналу связи, не будучи при этом доступной для дешифрования тем, кто не обладает информацией об электронных ключах, задействованной при скремблировании программного материала или цифровых данных.

Шифрование обычно подразумевает скремблирование цифровых последовательностей или прямое шифрование сжатого сигнала. Понятия "шифрование" и "скремблирование" используются попеременно и обозначают любой способ обработки потоков цифровых данных, исходящих от разных источников, с использованием одного из ряда криптографических способов для скремблирования, кодирования или прямого шифрования упомянутых потоков цифровых данных, задействуя последовательности, сгенерированные с использованием секретных цифровых значений ("ключей") таким образом, что оказывается крайне сложно восстановить исходную последовательность данных, не зная значений секретных ключей.

Каждая видеопрограмма или звуковая программа может использовать специфическую информацию об электронных ключах, которая передается зашифрованной с помощью специфической для данного кинотеатра или презентационного зала информации об электронных ключах в авторизованные для показа данной программы кинотеатр или презентационный зал. Данную функцию выполняет устройство 124 управления условным доступом (УУУД). Зашифрованный ключ программы, требуемый для дешифрования записанной информации в кинозале, пересылается или иным образом доставляется в авторизованные кинотеатры перед воспроизведением программы. Следует отметить, что записанная программная информация может быть передана или доставлена за несколько дней или даже месяцев до начала периода авторизованного показа, или же зашифрованная видеопрограмма или звуковая программа может быть передана или доставлена прямо перед началом периода авторизованного показа. Зашифрованный ключ программы может быть передан с использованием низкоскоростного канала связи или носимого элемента хранения информации, такого как носитель информации на магнитном или оптическом диске, интеллектуальная карточка или другое устройство со стираемым содержимым запоминающих элементов. Зашифрованный ключ программы может быть предоставлен таким образом, чтобы при этом осуществлялось управление периодом времени, в течение которого конкретный кинотеатральный комплекс или кинозал авторизован для показа данной программы.

Каждая подсистема 104 кинотеатра, получающая зашифрованный ключ программы, дешифрует данное значение с использованием ключа, специфического для данного кинозала, и сохраняет дешифрованный ключ программы в запоминающем устройстве или другом защищенном устройстве хранения информации.

При воспроизведении данной программы используется информация об электронных ключах, специфическая для данного кинотеатра или местоположения, при этом предпочтительным оказывается использование симметричного алгоритма, применяемого устройством 112 шифрования при подготовке шифрованного сигнала, который в рассматриваемый момент времени является дескремблированной/дешифрованной программной информацией в реальном времени.

Возвращаясь к Фиг.4, следует отметить, что помимо скремблирования устройство 192 изображения может добавлять к программной информации "водяной знак", являющийся по своей природе цифровой информацией. Это подразумевает вставку в программную последовательность видимого идентификатора, специфического для данного местоположения и/или для данного периода времени. То есть, водяной знак создается для обозначения авторизованного местоположения и момента времени для презентации с целью более эффективного отслеживания источника незаконного копирования при необходимости. Водяной знак может быть запрограммирован таким образом, что он будет появляться через частые, но псевдослучайные периоды времени в процессе воспроизведения, и при этом не будет виден зрительской аудиторией. При показе декомпрессированного изображения в режиме, называемом нормальной скоростью передачи, водяной знак не заметен с точки зрения восприятия.

Однако данный водяной знак становится различимым при воспроизведении данных изображения или звука со скоростью, значительно отличающейся от нормальной, такой как более низкая скорость "не реального времени" или скорости воспроизведения неподвижных кадров. Если получена нелегальная копия программы, то органы власти могут считать цифровую информацию водяного знака и, тем самым, определить кинотеатр, в котором была сделана данная нелегальная копия. Подобный способ вставки водяного знака можно применять или использовать для идентификации звуковых программ.

Сжатые и шифрованные сигналы звука и изображения совместно подаются на мультиплексор 200. На мультиплексоре 200 информация звука и изображения мультиплексируются с информацией временной синхронизации с целью обеспечения возможности синхронного во времени воспроизведения потоковых данных изображения и звука в подсистеме 104 кинотеатра. Далее мультиплексированный сигнал обрабатывается устройством 204 пакетирования программы, которое пакетирует данные с целью формирования программного потока. С помощью пакетирования данных или, другими словами, формирования блоков данных программный поток можно контролировать на предмет ошибок при приеме блоков данных в процессе декомпрессии данных. Запрос на повторное получение блоков данных, содержавших ошибки, может выполняться устройством 128 управления кинотеатром или подсистемой 104 кинотеатра. Соответственно, если имеет место ошибка, замене подлежат лишь незначительные части программы, а не вся программа целиком. Запросы на повторное получение малых блоков данных могут быть пересланы по проводному или беспроводному каналу связи. Это обеспечивает повышенную надежность и эффективность.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения сегменты программы, относящиеся к изображению и звуку, обрабатываются раздельно как разные программы. Таким образом, вместо использования мультиплексора 200 для мультиплексирования сигналов изображения и звука реализуется отдельное пакетирование сигналов изображения. В данном варианте осуществления видеопрограмма может транспортироваться без звуковой программы и наоборот. В таком случае видеопрограмма и звуковая программа собираются в единую программу только во время воспроизведения. Это позволяет объединять различные звуковые программы с видеопрограммами по нескольким причинам, таким как различные языки, осуществление обновлений после выпуска или изменения программ, необходимость придерживаться местных общественных стандартов и т.п. Данная возможность, позволяющая гибко назначать различные многодорожечные звуковые программы для видеопрограмм, оказывается очень эффективной для снижения расходов при изменении программ, уже находящихся на стадии распространения, и при удовлетворении спроса на доступных современной киноиндустрии рынках с различными культурами.

Устройства 184 и 192 сжатия данных, устройства 188 и 196 шифрования данных, мультиплексор 200 и устройство 204 пакетирования программы могут быть реализованы в виде модуля контроллера 208 сжатием/шифрованием данных (СШД), который представляет собой программно-управляемый процессор, запрограммированный на выполнение вышеописанных функций. Иными словами, вышеперечисленные устройства могут быть выполнены как аппаратура с обобщенными функциями, включающая в себя ряд программируемых электронных устройств или компьютеров, которые функционируют под управлением программного обеспечения или встроенного программного обеспечения. В качестве альтернативного варианта вышеперечисленные устройства могут быть реализованы с использованием некоей другой технологии, например посредством СИМС (специализированной интегральной микросхемы) или посредством одной или нескольких монтажных плат. Иными словами, данные устройства реализуются в виде специализированной аппаратуры.

Поток данных видеопрограммы и звуковой программы пересылается на устройство 116 хранения информации концентратора. Контроллер 208 СШД в первую очередь отвечает за управление и мониторинг всего устройства 112 сжатия/шифрования данных. Для выполнения требуемых функций контроллер 208 СШД можно реализовать посредством программирования аппаратуры общего назначения или компьютера, либо посредством использования специализированной аппаратуры. Как описывается в настоящем документе, устройство 120 управления сетью (Фиг.2) подает данные управления сетью на контроллер 208 СШД по внутренней сети концентратора. Контроллер 208 СШД обменивается с устройствами 184 и 192 сжатия данных, устройствами 188 и 196 шифрования данных, мультиплексором 200 и устройством 204 пакетирования, используя известные цифровые интерфейсы, и управляет работой этих элементов. Контроллер 208 СШД также может управлять и производить мониторинг модуля 116 хранения информации и передачи данных между вышеописанными устройствами.

Оказывается предпочтительным, чтобы устройство 116 хранения информации представляло собой один или несколько дисков СЖД, УЦД или других носителей информации большой емкости, причем конструкция данного устройства обычно схожа с конструкцией устройства 116 хранения информации в подсистеме 104 кинотеатра (Фиг.2). Тем не менее, специалисты в данной области техники отметят тот факт, что в ряде приложений можно использовать и другие носители информации. В течение фазы сжатия данных устройство 116 хранения информации получает сжатые и шифрованные данные изображения, звука и управления от устройства 204 пакетирования программы. Контроллер 208 СШД управляет работой устройства 116 хранения информации.

На Фиг.5 приведено устройство 120 управления сетью. Устройство 120 управления сетью контролирует и управляет концентратором 102 и, что является необязательным, всей системой 100 цифрового кино, включая управление и мониторинг компонентов одной или нескольких подсистем 104 кинотеатра. Управление может быть централизовано таким образом, что устройство 120 управления сетью управляет всей работой рассматриваемой системы, включая управление пересылкой, воспроизведением/отображением, безопасностью и общими функциями управления сетью. В качестве альтернативного варианта можно реализовать распределенную систему управления, в которой процессоры в системах кинотеатров или презентаций управляют лишь некоторыми из функций кинотеатра.

Устройство 120 управления сетью включает в себя, по меньшей мере, один процессор 212 управления сетью, который является центральным контроллером или "мозгом" системы 100 цифрового кино. В общем случае, устройство 120 управления сетью основывается на рабочей станции стандартной платформы или схожей программируемой аппаратуре обработки данных. Процессор 212 управления сетью управляет аспектами планирования и безопасности концентратора 102. Под управлением устройства 120 управления сетью информация управления или обновление программы могут быть переданы с концентратора 102 заблаговременно перед моментом показа программы в подсистеме 104 кинотеатра. Процессор 212 управления сетью также управляет передачей или скоростью передачи данных программ в подсистему 104 кинотеатра. Скорость передачи данных может быть фиксированной или переменной в зависимости от типа программы и структуры канала или тракта передачи. Например, она может зависеть от скоростей передачи данных для конкретного канала передачи данных. Также, информационная скорость кодирования при сжатии программного материала может отличаться для различных программ, обеспечивая переменный уровень качества сжатия данных.

Процессор 212 управления сетью взаимодействует с другими компонентами концентратора через внутреннюю сеть концентратора, которая обычно реализуется в соответствии со стандартной архитектурой сети с многоабонетской линией. Однако можно использовать и другие известные модели и типы сетевых архитектур, включая оптические каналы связи. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения концентратор 216 Ethernet системы 112 управления сетью обеспечивает внутреннюю сеть концентратора, как описано со ссылкой на Фиг.6.

Устройство 120 управления сетью может также включать в себя модем 220, обеспечивающий интерфейс с сетью кинотеатров через Интернет или КТСОП (коммутируемую телефонную сеть общего пользования), и, в общем случае, включает в себя набор модемов, предназначенных для обмена данными по телефонной линии в режиме установления соединения по запросу, кабельных или спутниковых модемов, контроллеров ЦССКУ (цифровой сети связи с комплексными услугами) или каналов сотовой связи или другие известные средства. Модем 220 взаимодействует с процессором 212 управления сетью с рассматриваемой сетью посредством серверной функции модема. Модем 220 служит в качестве приемника коммуникационного тракта обратной связи от кинотеатра к центральному концентратору 102. Например, устройство 128 управления кинотеатром, показанное на Фиг.7, отслеживает качество процесса декомпрессии, протекающего в подсистеме 104 кинотеатра, и выдает отчет о качестве в систему 120 управления сетью. Обратный тракт может использоваться кинотеатрами с целью запроса на повторную передачу блоков данных программы, содержавших ошибки, с центрального концентратора 102. Более того, можно запросить дополнительные презентации программ, а также изменения или обновления программного материала с использованием упомянутого канала связи. В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения обратный тракт можно реализовать через спутниковый канал, или другим низкоскоростным способом связи, или через Интернет. В этом случае вместо модема 220 для реализации интерфейса используются другие известные средства или устройства в зависимости от обстоятельств.

Пользовательский интерфейс 224 позволяет пользователю осуществлять непосредственное управление устройством 112 управления сетью и, соответственно, всем концентратором 102 и/или подсистемой 104 кинотеатра. Пользователь может отслеживать состояние концентратора 102 и управлять синхронизацией различных модулей концентратора 102. Более того, пользовательский интерфейс 224 позволяет конфигурировать различные варианты осуществления устройства 116 хранения информации, включая тип используемого носителя информации, а также способ, определяющий как и где хранить программы на носителях информации. Пользовательский интерфейс 224 обычно представляет собой персональный компьютер с монитором и клавиатурой.

На Фиг.6 изображена блок-схема внутренней сети 228 концентратора. Внутренняя сеть 228 концентратора представляет собой основную коммуникационную магистраль центрального концентратора 102. Внутреннюю сеть 228 концентратора можно внутренне наращивать посредством локальной сети (ЛС) стандарта Ethernet, работающей под управлением Интернет-протокола IP. Таким образом, внутренняя сеть 228 концентратора физически соединяет сетевой концентратор 232 с устройством 112 сжатия/шифрования данных, устройством 116 хранения информации, устройством 120 управления сетью, устройством 124 управления условным доступом и, в качестве необязательного дополнения, с устройством 128 управления кинотеатром из состава подсистемы 104 кинотеатра. Кроме того, внутренняя сеть 228 концентратора может иметь избыточные или запасные компоненты, призванные обеспечить требования работоспособности системы в случае выхода из строя основных компонентов. Если это соответствует конкретному разграничению функциональности на локальные и удаленные функции, то, при желании, для подсоединения главного концентратора 102 к внешней компьютерной сети или системе связи можно использовать внешний интерфейс.

Как показано на Фиг.2, подсистема 104 кинотеатра строится с как минимум одним, а в общем случае с несколькими устройствами 132 управления кинозалами, находящимися под управлением устройства 128 управления кинотеатром. Например, в некоторых торговых комплексах кинотеатры строятся в виде кинотеатральных комплексов, состоящих их нескольких кинозалов под одной крышей, причем комплекс такого рода часто называют кинотеатром Cineplex или многозальным кинотеатром. Сохраненная сжатая информация может быть передана в один или несколько устройств 132 управления кинозалами в одном кинотеатральном комплексе.

Модуль 132 управления кинозалом включает в себя устройство 136 хранения информации кинотеатра, модуль 140 воспроизведения, декодер 144, проектор 148 и звуковой модуль 152. В процессе работы запоминающая среда устройства 136 хранения информации кинотеатра содержит сжатую информацию. На Фиг.7 показаны различные варианты осуществления устройства 136 хранения информации. Обычно носитель информации физически транспортируется от концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра, хотя предполагается, что с концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра может передаваться лишь часть информации. Носитель информации может представлять собой один или несколько дисков 236 УЦД (Фиг.7а и Фиг.7в), один или несколько съемных жестких дисков 240 (Фиг.7б), внутренний жесткий диск (ВнЖД) 244 в составе модуля воспроизведения (Фиг.7г), составленный из множества запоминающих элементов, простой массив дисков (ПМД) 248 или комбинацию вышеперечисленного.

В варианте осуществления с использованием УЦД в качестве носителей информации можно использовать несколько дисков 236 УЦД. Этот вариант осуществления приведен на Фиг.7а. Обычный двухчасовой кинофильм, для которого частота следования битов сжатого изображения составляет около 40 Мбит/сек, а частота следования битов звуковых данных и информации управления составляет около 8 Мбит/сек, требует для своего хранения приблизительно 45 Гбайт памяти. Современные форматы хранения УЦД-ПЗУ обеспечивают от 4,5 Гбайт до 18 Гбайт. Объем, превышающий 9 Гбайт, достигается использованием двухсторонних дисков, которые для получения доступа ко второй стороне необходимо переворачивать. Следовательно, даже если применять УЦД-ПЗУ диски большой емкости, обеспечение адекватного пространства для двухчасового кинофильма требует использования нескольких УЦД-ПЗУ.

Как описано выше, предпочтительным оказывается отделить данные изображения от звуковых данных. Этот вариант осуществления приведен на Фиг.7в. Видеопрограмма 252 записывается на отдельном носителе информации, отличном от того, на который записывается звуковая программа 256. В качестве носителей информации могут выступать диски УЦД или СЖД. При использовании настоящего изобретения необязательно обрабатывать звуковую программу одновременно с видеопрограммой. Хранение звуковой программы отдельно от видеопрограммы позволяет синхронизировать звуковые программы на разных языках с данной видеопрограммой без необходимости заново изготавливать видеопрограмму для каждого из языков. Более того, отдельное хранение звуковой программы позволяет использовать различные конфигурации акустических систем без необходимости перемежать множественные звуковые дорожки с видеопрограммой.

Помимо видеопрограммы 252 и звуковой программы 256 в систему можно добавить и отдельную рекламную программу (рекламный ролик) 260. Применение отдельной рекламной программы 260 позволяет обновлять содержание рекламы без необходимости создания новых художественных видеопрограмм 252. Рекламная программа 260 может содержать собственно рекламу, анонсы передач или кинофильмов, а также информацию управления и/или информацию об электронных ключах для подсистемы 104 кинотеатра.

Применение в качестве носителя информации съемного жесткого диска обеспечивает несколько преимуществ, а именно: простоту копирования и меньшую частоту появления ошибок. Данный вариант осуществления показан на Фиг.76. Информацию, хранящуюся на жестком диске 240, легко тиражировать посредством ее перезаписи на другие диски в персональном компьютере (ПК). Кроме того, вследствие большой информационной емкости съемных жестких дисков можно обойтись меньшим их числом. В сравнении с другими носителями информации применение жестких дисков понижает вероятность возникновения ошибок вследствие неправильного обращения с носителем. Более того, съемный жесткий диск с большей вероятностью сохранит целостность данных в тяжелых условиях, как то: неправильное обращение в процессе транспортировки, воздействие пыли, грязи, шума или какое-либо другое внешнее воздействие.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на Фиг.7в, в дополнение к другим носителям информации используются внутренний жесткий диск (ВнЖД) 244 и модем 264. Запись информации на ВнЖД 244 посредством модема 264 позволяет непосредственно пересылать информацию в кинотеатр через существующие системы связи, как то через телефонные линии, ЦССКУ (цифровые сети связи с комплексными услугами), кабельные модемы, или линии ЦАЛ (цифровая абонентская линия). Так, обновления к рекламной информации и анонсам кинофильмов могут пересылаться по телефонной линии и записываться на ВнЖД 244. В качестве альтернативного варианта новые слайды могут демонстрироваться в театре прямо с ВнЖД 244, а не с диска, содержащего рекламные ролики. Передача обновлений к рекламным материалам и анонсам кинофильмов через соединение посредством модема 264 приводит к существенной экономии средств, так как позволяет избежать затрат, связанных с печатью и распространением дополнительных дисков с рекламными материалами.

Другая функция ВнЖД 244 состоит в обеспечении целостности данных. Перед отправкой данных на модуль воспроизведения ВнЖД 244 проверяет записанную на запоминающей среде информацию на предмет целостности данных. Система обеспечения целостности данных проверяет электронную сигнатуру (подпись) каждого блока данных. Если процедура проверки ЦИК (циклического избыточного контроля) блока завершается неуспешно, или если блок утерян, то модуль воспроизведения использует модемное соединение, чтобы запросить повторную пересылку ошибочного блока данных. После выполнения запроса требуемый блок данных записывается на ВнЖД 244. Когда модуль воспроизведения воспроизводит программу, то для проигрывания затребованных блоков он в нужные моменты времени обращается к ВнЖД 244. В целях эффективности и из соображений скорости передачи данных в битах наиболее полезным оказывается доступ к относительно небольшому количеству блоков. Если же система проверки ошибок обнаруживает, что повреждено большое количество блоков данных, то, получив уведомление об ошибке, пользователь может решить, насколько объем утерянных данных оправдывает физическую транспортировку дисков с данными.

Использование ВнЖД 244 и модема 264 также выгодно и в целях распространения криптографической информации об электронных ключах. Устройство 124 управления условным доступом пересылает на ВнЖД 244 криптографическую информацию об электронных ключах и прочую информацию управления либо путем физической пересылки данных на отдельном носителе информации, либо посредством модема 264. В свою очередь, на устройство 124 управления условным доступом могут пересылаться данные о рабочем состоянии, отчеты, а также другая информация. Несмотря на тот факт, что информация управления передается с главного концентратора 102, а подсистема 104 кинотеатра способна получать всю пересылаемую информацию, подсистема 104 кинотеатра избирательно демодулирует и сохраняет только те из принимаемых программ, которые предназначены для этого конкретного модуля 104 кинотеатра.

Если имеется ВнЖД 244 достаточной информационной емкости или если используется ПМД 384, видеопрограмму, звуковую программу и/или рекламные ролики можно загрузить на ВнВД с основного носителя информации. Использование ВнЖД 244 позволяет модулю воспроизведения проводить двойные киносеансы и воспроизводить несколько программ по расписанию. Кроме того, посредством загрузки программ(ы) на несколько модулей воспроизведения и воспроизведения этих программ с ВнЖД 244 каждого из модулей воспроизведения данный кинофильм можно показывать на нескольких экранах.

В изображенном на Фиг.7д альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения интерфейс, обеспечиваемый модемом 264 по Фиг.7 г, заменен на интерфейс 268 локальной сети (ЛС). Помимо выполнения функций, аналогичных описанному интерфейсу, обеспечиваемому модемом 264, интерфейс 268 ЛС может подсоединяться к одному или нескольким модулям воспроизведения и/или устройству 128 управления кинотеатром. Пользовательский интерфейс (не показан) подсоединяется к интерфейсу 268 ЛС и/или устройству 128 управления кинотеатром таким образом, чтобы пользователь имел возможность дистанционно управлять и следить за такими функциями, как планирование сеансов, управление и отслеживание сбоев каждого из модулей воспроизведения, декодирования, изображения и звука. Кроме того, представляется возможным подсоединить к интерфейсу 268 ЛС устройство 120 управления сетью. Интерфейс 268 ЛС также обеспечивает возможность передачи программ между модулями воспроизведения.

Вариант осуществления настоящего изобретения, в котором в качестве носителей информации применяются несколько дисков 272а, 272b,..., 272n УЦД и используются несколько однодисковых проигрывателей 276а, 276b,..., 276n УЦД, показан на Фиг.8. Однодисковые проигрыватели 276а, 276b,..., 276n УЦД включаются один за одним согласно заранее определенной последовательности и воспроизводят информацию, записанную на соответствующих дисках. Через коммутатор 280 записанная информация подается в буфер 284, например, в изображенный на Фиг.8 буфер 284 ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) ОМТ (обратного магазинного типа (FIFO)). Буфер 284 ОЗУ ОМТ должен иметь емкость, достаточную для того, чтобы декодер 144 и, как следствие, проектор 148 не испытывали избытка или недостатка информации. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения буфер 284 ОЗУ ОМТ имеет емкость от 100 до 200 Мбайт. Применение буфера 284 ОЗУ ОМТ становится особенно важным при последовательном считывании дисков 272а, 272b,..., 272n УЦД. При последовательном считывании УЦД дисков в момент переключения с диска на диск могут наблюдаться задержки длительностью в несколько секунд.

Через интерфейс 288 волоконно-оптического канала данные поступают на декодер 144. Коммутатор 280, буфер 284 и интерфейс оптоволоконного канала находятся под управлением ЦПУ (центрального процессорного устройства) 292 модуля воспроизведения.

Как показано на Фиг.9, набор дисков 272а, 272b,..., 272n УЦД можно проигрывать и параллельно. При параллельном воспроизведении ряд проигрывателей 276а, 276b,..., 276n УЦД воспроизводят различные фрагменты сжатой информации, и затем эти фрагменты повторно объединяются в модуле 140 воспроизведения. Фрагменты сжатой информации поступают с УЦД проигрывателей 276а, 276b,..., 276n в механизм 296 параллельного чтения/упорядочивания, который располагает эти части сжатой информации в правильном порядке. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения механизм 296 упорядочивания представляет собой программный модуль, к которому имеет доступ модуль 140 воспроизведения. Как изображено на Фиг.9, к механизму 296 упорядочивания имеет доступ ЦПУ 292 модуля 140 воспроизведения. Механизм 296 упорядочивания можно разместить в ЦПУ 292. В целях обеспечения безошибочного воспроизведения механизм 296 упорядочивания также выполняет функции проверки на наличие ошибок. Фрагменты сжатой информации могут содержать избыточную информацию на случай, если какие-либо части диска не читаются, либо целостность сжатой информации нарушена. В таких случаях механизм 296 упорядочивания может использовать избыточную информацию для восстановления поврежденных данных. Избыточная информация и данные о последовательности могут храниться на отдельном УЦД диске и считываться параллельно с другими дисками 272а, 272b,..., 272n, содержащими сжатую информацию.

В варианте осуществления настоящего изобретения, являющемуся альтернативным к двум вариантам осуществления по Фиг.8 и Фиг.9, вместо набора однодисковых проигрывателей УЦД можно использовать кассету дисков УЦД. Показанная на Фиг.10 кассета 300 дисков УЦД по своей работе аналогична хорошо известным кассетам дисков КД (компакт-дисков). В кассету 300 дисков УЦД помещаются несколько дисков. Программный модуль управления, располагающийся в устройстве 136 хранения информации, модуле 140 воспроизведения или ЦПУ 292, обеспечивает правильность установки дисков и последовательности доступа к ним. Несколько дисков подаются на один проигрыватель УЦД. Механизм 304 коммутации, аналогичный показанному на Фиг.8, управляет порядком установки дисков в проигрыватель УЦД. В варианте осуществления настоящего изобретения, основанном на использовании кассеты дисков УЦД, можно реализовать как последовательный, так и параллельный режим воспроизведения.

На Фиг.11 показана работа модуля 132 управления кинозалом, использующего один или несколько съемных жестких дисков (СЖД) 308. Из соображений скорости, емкости и удобства может оказаться желательным использовать более одного СЖД 308. При последовательном чтении данных некоторые СЖД способны выполнять упреждающее считывание, которое предугадывает следующую команду чтения на основе предыстории команд чтения. Такое упреждающее считывание оказывается полезным, так как сокращает время, необходимое для последовательного считывания данных с диска. Однако в случае, если СЖД получает неожиданную команду на чтение, время, необходимое для считывания с диска непоследовательной информации, может возрасти. В этом случае использование в СЖД с упреждающим считыванием может привести к заполнению оперативного запоминающего устройства СЖД, что вызовет увеличение времени доступа к затребованной информации.

Соответственно, использование более чем одного СЖД оказывается выгодным в том плане, что последовательный поток данных, например видеопрограмма, можно считывать быстрее. Кроме того, доступ к хранящемуся на отдельном СЖД второму набору информации, такому как звуковая программа, анонсы кинофильмов, данные управления или реклама, имеет свои преимущества, потому что получение этой же информации с одного СЖД потребует больше времени.

Таким образом, сжатая информация считывается с одного или нескольких дисков СЖД 308 в буфер 284. Буфер 284 ОЗУ ОМТ в модуле 140 воспроизведения с заранее известной скоростью получает фрагменты сжатой информации от устройства 136 хранения информации. Буфер 284 ОЗУ ОМТ должен иметь емкость, достаточную для того, чтобы декодер 144 и, как следствие, проектор 148 не испытывали избытка или недостатка информации. В предпочтительном варианте осуществления емкость буфера 284 ОЗУ ОМТ составляет от 100 до 200 Мбайт. Применение буфера 284 ОЗУ ОМТ становится особенно важным, так как в момент переключения с диска на диск могут наблюдаться задержки длительностью в несколько секунд.

Из буфера ОЗУ ОМТ фрагменты сжатой информации поступают на сетевой интерфейс 288, который подает сжатую информацию на декодер 144. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сетевой интерфейс 288 представляет собой интерфейс волоконно-оптического канала с арбитражной логикой.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, изображение которого отдельно не приводится, сетевой коммутатор под управлением устройства 128 управления кинотеатром получает выходные данные от модуля 140 воспроизведения и направляет их заданному декодеру 144. Использование сетевого коммутатора позволяет передавать программы, поступающие с любого имеющегося модуля 140 воспроизведения на любой заданный декодер 144.

При просмотре программы информация извлекается из устройства 136 хранения информации и через устройство 128 управления кинотеатром пересылается на устройство 132 управления кинозалом. Декодер 144 с помощью информации о секретных ключах, которой располагают только авторизованные кинотеатры, расшифровывает данные, полученные от устройства 136 хранения информации, и декомпрессирует сохраненную информацию с использованием алгоритма декомпрессии, обратного алгоритму сжатия, применяемому генератором 108 исходных данных. Декодер 144 преобразует декомпрессированные данные изображения в стандартный видеоформат, используемый в проекционных системах (которые могут быть как аналоговыми, так и цифровыми), после чего изображение проецируется через электронный проектор 148. Звуковая информация также декомпрессируется и подается на звуковую систему 152 кинозала для одновременного воспроизведения с видеопрограммой.

На Фиг.11 показана блок-схема декодера 144. Декодер 144 обрабатывает сжатую/зашифрованную программу в целях ее визуальной проекции на экран или другую поверхность и звуковое воспроизведение с использованием звуковой системы 152. Декодер 144 работает под управлением собственного контроллера 312 или устройства 128 управления кинотеатром и содержит, по меньшей мере, одно устройство 316 расформирования пакетов, контроллер или ЦПУ 312, буфер 314, устройство 320 дешифрования/декомпрессии изображения и устройство 324 дешифрования/декомпрессии звука. В целях временного хранения информации для устройства 316 расформирования пакетов может применяться буфер. Все вышеперечисленные компоненты можно реализовать на одной или нескольких монтажных платах. Эти монтажные платы можно разместить в автономном корпусе, монтируемом на или около проектора 148. Кроме того, для обеспечения интерфейса между контроллером 312 и/или устройством 320 дешифрования/декомпрессии изображения может применяться криптографическая интеллектуальная карта 328, которая получает и хранит относящуюся к указанному устройству криптографическую информацию об электронных ключах.

Устройство 316 расформирования пакетов определяет и выделяет индивидуальные пакеты управления, изображения и звука, которые поступают от модуля воспроизведения 140, ЦПУ 312 и/или устройства 128 управления кинотеатром. Пакеты управления могут отправляться на устройство 128 управления кинотеатром, а пакеты изображения и звука - на устройства 320 и 324 дешифрования/декомпрессии изображения и звука соответственно. Операции чтения и записи имеют тенденцию происходить в виде коротких интервалов с интенсивным обменом.

Поэтому для обеспечения равномерного потока данных от устройства 316 расформирования пакетов непосредственно на проекционное оборудование используются буфера 314 большой емкости.

Устройство 128 управления кинотеатром конфигурирует, контролирует безопасность, осуществляет управление и мониторинг подсистемы 104 кинотеатра. Эта подсистема включает в себя внешние интерфейсы, модули 320 и 324 дешифрования/декомпрессии изображения и звука, проектор 148 и звуковой модуль 152. Информация управления поступает от модуля воспроизведения 140, ЦПУ 312, устройства 128 управления кинотеатром, порта дистанционного управления или с помощью локально вводимых данных, например от панели управления, установленной на корпусе или шасси модуля 132 управления кинозалом. ЦПУ 312 декодера также может управлять электронными ключами, назначенными каждому из модулей 132 управления кинозалом. Заранее выбранные электронные криптографические ключи, назначенные каждому из модулей 132 управления кинозалом, используются вкупе с информацией об электронных криптографических ключах, которая является частью данных изображения и звука и служит для дешифрования изображения и звука перед декомпрессией. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве базового функционального элемента или элемента управления ЦПУ 312 декодера использует стандартный микропроцессор, выполняющий программное обеспечение, встроенное в каждый из модулей 132 управления кинозалом.

В добавление к вышеперечисленному в предпочтительном варианте контроллер 312 декодера сконфигурирован так, чтобы обмениваться данными или работать совместно с устройством 128 управления кинотеатром в целях составления отчетов о презентациях, проходящих в каждом из кинозалов. Тогда информация о состоявшихся презентациях становится доступной для отправки на концентратор 102 с помощью обратного канала связи или, в заранее оговоренные моменты времени, на мобильном носителе информации.

Устройство 320 дешифрования/декомпрессии изображения получает поток данных изображения от устройства 316 расформирования пакетов, расшифровывает их и восстанавливает исходное изображение для показа на экране. В результате данной операции обычно получаются стандартные аналоговые RGB сигналы, которые подаются на цифровой кинопроектор 148. Как правило, дешифрование и декомпрессия осуществляются в реальном времени, что обеспечивает воспроизведение программы в реальном времени.

Действия по расшифровке и декомпрессии потока данных изображения, выполняемые устройством 320 дешифрования/декомпрессии изображения, являются обратными к тем операциям, которые выполняют устройство 184 сжатия изображения и устройство 188 шифрования изображения из состава концентратора 102. Каждый из модулей 132 управления кинозалом может обрабатывать и демонстрировать программу, отличающуюся от программ других модулей 132 управления кинозалом одной и той же подсистемы 104 кинотеатра, или же несколько модулей 132 управления кинозалом могут одновременно обрабатывать и демонстрировать одну и ту же программу. В качестве дополнительного варианта, одна и та же программа может демонстрироваться несколькими проекторами, причем эти несколько проекторов работают с задержкой друг относительно друга.

В процессе дешифрования для восстановления изображения применяются заранее предоставленная уникальная для каждого устройства и меняющаяся от программы к программе электронная криптографическая информация вместе с электронными ключами, встроенными в поток данных. (Процесс дешифрования был описан ранее со ссылкой на Фиг.4). Каждой подсистеме 104 кинотеатра сообщается информация о криптографических ключах, необходимая для каждой из программ и для каждого модуля 132 управления кинозалом, в котором разрешен показ этой программы.

Для того, чтобы разрешить демонстрацию некоторой конкретной программы в некоторой конкретной системе, применяется менеджер многоуровневых криптографических ключей. Менеджер многоуровневых криптографических ключей обычно использует значения электронных ключей, уникальные для каждого авторизованного устройства 128 управления кинотеатром, для конкретной видеопрограммы и/или звуковой программы, и/или меняющуюся во времени криптографическую ключевую последовательность в составе видеопрограммы и/или звуковой программы. "Специфический для кинозала" электронный ключ, как правило длиной 56 бит и более, программируется в модуле 132 управления кинозалом.

Такое программирование можно реализовать с использованием нескольких способов передачи и предоставления информации об электронных ключах. Например, для передачи криптографической информации от устройства 124 управления условным доступом можно использовать упоминавшийся выше обратный канал связи. В качестве альтернативного варианта, можно использовать технологию интеллектуальных карт, подобных интеллектуальной карте 328, заранее запрограммированные карты флэш-памяти, а также прочие известные мобильные носители информации.

Например, можно сконструировать интеллектуальную карту 328 таким образом, чтобы записанное на нее значение ключа нельзя было считать из ее памяти. Для предотвращения и обнаружения попыток несанкционированного использования или извлечения информации об электронных ключах используются физические и электронные меры защиты. Ключ хранится таким образом, чтобы он стирался при обнаружении попытки несанкционированного использования или взлома. Схема интеллектуальной карты включает в себя микропроцессорное ядро с программным обеспечением, частью которого является программная реализация алгоритма шифрования, обычно по стандарту шифрования данных (DES). Микропроцессорная карта способна сохранять подаваемые на нее значения, шифровать (или дешифровать) эти значения с использованием встроенного алгоритма DES и заранее записанного ключа, идентифицирующего кинозал, и выдавать результат. В качестве альтернативного варианта, интеллектуальную карту 328 можно использовать просто для передачи шифрованной информации об электронных ключах в цепь подсистемы 104 кинотеатра, которая в таком случае выполнит обработку этой информации об электронных ключах для использования процессами расшифровки изображения и звука.

Потоки данных видеопрограммы проходят динамическую декомпрессию изображения с использованием обратного алгоритма ДКПАРБ или другого процесса сжатия изображения, симметричного процессу сжатия, использующемуся в устройстве 112 сжатия/шифрования данных центрального концентратора. Если сжатие изображения базируется на алгоритме ДКПАРБ, то процесс декомпрессии включает в себя декодирование с переменной длиной, взвешивание по значению, обратному частоте, обратное дифференциальное преобразование с деревом квадрантов, непрямое косинусное преобразование (НКП), и обратное перемежение блоков дискретного косинусного преобразования (ДКП). Используемые при декомпрессии обрабатывающие элементы можно реализовать с помощью отдельного специализированного аппаратного обеспечения, сконфигурированного для выполнения указанной функции, например, в виде специализированной интегральной микросхемы (СИМС) либо одной или нескольких монтажных плат. В качестве альтернативного варианта, элементы, выполняющие декомпрессию, можно реализовать с использованием стандартной элементной базы или аппаратного обеспечения общего назначения, включающего в себя всевозможные цифровые сигнальные процессоры или программируемые электронные устройства или компьютеры, работающие под управлением специального программного обеспечения или встроенных микропрограмм. Для обеспечения высоких скоростей передачи данных видеопрограммы можно реализовать параллельную обработку изображения с помощью нескольких СИМС.

Декомпрессированные данные изображения подвергаются цифроаналоговому преобразованию, и аналоговые сигналы поступают на проектор 148. В качестве альтернативного варианта для передачи декомпрессированных данных изображения в проектор 148 можно использовать цифровой интерфейс, что устраняет необходимость в цифроаналоговом преобразовании.

Устройство 324 дешифрования/декомпрессии звука получает поток звуковых данных от устройства 316 расформирования пакетов, расшифровывает и восстанавливает первоначальный звук для воспроизведения через акустические системы кинотеатра или звуковую систему 152. В результате данной операции получается звуковой сигнал стандартного линейного уровня, который подается на звуковую систему 152.

Аналогично устройству 320 дешифрования/декомпрессии изображения устройство 324 дешифрования/декомпрессии звука выполняет операцию, обратную той, что выполняют устройство 192 сжатия звука и устройство 196 шифрования звука из состава концентратора 102. Используя хранящиеся в криптографической интеллектуальной карте 392 электронные ключи вкупе с электронными ключами, встроенными в поток данных, устройство 324 дешифрования расшифровывает звуковую информацию. Затем расшифрованные звуковые данные декомпрессируются.

Декомпрессия звука выполняется с использованием алгоритма, симметричного тому, что применялся для сжатия звука на главном концентраторе 102. Если имеется несколько звуковых каналов, то все они подвергаются декомпрессии. Количество звуковых каналов зависит от устройства звуковой системы конкретного кинозала или презентационной системы. Для улучшения качества звуковой программы главный концентратор 102 может передавать дополнительные звуковые каналы, которые могут служить целям многоязыковых звуковых дорожек и обеспечивать звуковые подсказки для аудитории с ослабленным зрением. Система может передавать дополнительные дорожки с данными, синхронизированные с изображением, для создания специальных мультимедиа эффектов, субтитров, а также специальных визуальных подсказок для аудитории с ослабленным слухом.

Как описывалось выше, звуковые дорожки и дорожки с данными могут быть синхронизованы с видеопрограммами или же могут проигрываться без прямой синхронизации по времени. Видеопрограмма может представлять собой отдельный кадр (то есть неподвижное изображение), последовательность отдельных кадров или ряд коротких или длинных видеофрагментов.

При необходимости звуковые каналы подаются на элемент звуковой задержки, который вносит задержку, необходимую для синхронизации звука с соответствующим кадром изображения. Затем каждый канал подвергается цифроаналоговому преобразованию, в результате которого звуковая система 152 получает сигналы, известные как "линейные" сигналы. То есть, из цифровых данных генерируются аналоговые звуковые сигналы с соответствующим уровнем или форматом, которые используются для управления соответствующей звуковой системой. В качестве выходных разъемов для линейного звукового сигнала обычно применяются разъемы стандарта XLR или AES/EBU, которые используются в большинстве звуковых систем кинотеатров.

Проектор 148 демонстрирует электронное представление программы на экране. Проекторы высокого качества изготавливаются с применением передовых технологий, таких как способы обработки оптической или видеоинформации на основе жидкокристаллических оптических вентилей (ЖКОВ). Проектор 148 получает видеосигнал от устройства 320 дешифрования/декомпрессии изображения, как правило, в стандартном формате RGB (красный-зеленый-синий). Передача проектору 148 информации управления и мониторинга обычно выполняется с контроллера 312 через цифровой последовательный интерфейс.

Возвращаясь к Фиг.11, шасси декодера 144 имеет в своем составе волоконно-оптический интерфейс 288, устройство 316 расформирования пакетов, устройство 324 дешифрования/декомпрессии звука и криптографическую интеллектуальную карту 328. Шасси декодера 144 представляет собой защищенное изолированное шасси, в котором также размещается интерфейс криптографической интеллектуальной карты 328, внутренний блок и/или регулятор питания, вентиляторы охлаждения (при необходимости), панель местного управления, а также внешние интерфейсы. В панели местного управления можно использовать всевозможные известные устройства ввода, такие как плоская мембранная клавиатура со встроенными светодиодными индикаторами. Панель управления обычно представляет собой или же размещается на люке доступа внутрь шасси, который используется для ремонта или проведения регламентных работ. Для предотвращения несанкционированного доступа, кражи или несанкционированного использования системы этот люк снабжен надежным замком. В процессе инсталляции содержащая криптографическую информацию об электронных ключах (уникальный ключ кинозала) интеллектуальная карта 328 устанавливается внутрь шасси декодера 144 и защищается запирающейся передней панелью. Доступ к установочному порту криптографической интеллектуальной карты возможен только изнутри запирающейся передней панели. Подсоединение RGB-выходов устройства 320 дешифрования/декомпрессии изображения к проектору 148 выполняется внутри шасси декодера 144 таким образом, чтобы в случае неправильной установки шасси декодера 144 на корпусе проектора сделать доступ к RGB сигналам невозможным. Чтобы предотвратить использование декодера 144 в случае его неправильной установки на проектор 148 можно использовать запирающиеся фиксаторы.

Звуковая система 152 воспроизводит звуковую часть программы через акустические системы кинотеатра. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения звуковая система 152 способна принимать от устройства 324 дешифрования/декомпрессии звука до 12 аудиоканалов в стандартном формате, будь то цифровой или аналоговый формат.

В другом варианте осуществления модуль 140 воспроизведения и декодер 144 объединены в единое устройство 332 декодирования и воспроизведения. Объединение модуля 140 воспроизведения и декодера 144 приводит к экономии средств и сокращению времени доступа, так как для выполнения функций как модуля 140 воспроизведения, так и декодера 144 необходимо только одно ЦПУ (292 или 312). Кроме того, объединение модуля 140 воспроизведения и декодера 144 устраняет необходимость в волоконно-оптическом интерфейсе 288.

Если требуется организовать просмотр в нескольких местах, то данные, содержащиеся на любом из устройств 136 хранения информации, подготавливаются для передачи сжатых данных одной видеопрограммы в различные залы с заранее заданными программируемыми сдвигами или задержками по отношению друг к другу. Если программа должна демонстрироваться в нескольких залах одновременно, то указанный программируемый сдвиг устанавливается фактически равным нулю, либо очень малым. В других случаях для обеспечения очень гибкого расписания презентаций эти сдвиги в зависимости от конфигурации и емкости устройств хранения информации можно установить в диапазоне от нескольких минут до нескольких часов. Это позволяет кинотеатральному комплексу лучше следовать требованиям рынка, например, при демонстрации премьер.

На Фиг.13 приведен другой вариант осуществления настоящего изобретения. Пользовательский интерфейс 344 обеспечивает прямое управление декодером 144 вместе с проектором 148 и звуковой системой 152. ПМД (простой массив дисков) 348 состоит из магнитных устройств хранения информации, таких как банк жестких дисков, которые содержат шифрованные/сжатые кодированные сигналы для проведения запланированных презентаций в назначенных кинозалах. Для эффективного удовлетворения потребностей каждого кинотеатра в хранении информации конструкция ПМД 348 допускает масштабирование. Кроме того, в целях предотвращения потери записанных программ в случае сбоев в устройстве хранения информации каждый ПМД 348 содержит встроенную избыточность. ПМД 348 может представлять собой систему из монтируемых в стойку устройств, которую можно расширять для обеспечения меняющихся потребностей каждого кинотеатра в объеме хранимой информации. Применение ПМД 348 позволяет устройству 128 управления кинотеатром динамически коммутировать показы программ между различными залами кинотеатрального комплекса и планировать заблаговременное получение программ. Гибкое осуществление вышесказанного служит для быстрого реагирования на изменение рыночного спроса.

В предпочтительном варианте осуществления каждый ПМД 348 имеет объем данных, достаточный для хранения программ, предназначенных для показа в данном кинозале. Таким образом, в один и тот же день на одном и том же экране можно демонстрировать более одного художественного фильма. Кроме того, выделяется достаточный объем для заблаговременной записи запланированных к показу программ до наступления официальной даты их выхода в прокат при одновременном хранении программ, выход которых уже состоялся. Этот доступный свободный объем позволяет заранее записать в целях показа разрешенные для будущего проката программы за часы, дни или недели до официальной даты их выхода в прокат без влияния на возможность проката текущих программ. Согласно оценке в единицах объема хранения цифровых данных при таком устройстве требуется порядка 120 Гбайт пространства на каждый кинозал. Указанный объем получен в предположении использования современной технологии сжатия и обработки изображения, которая может измениться в ближайшем будущем и, тем самым, привести к сокращению указанных требований.

Дисковое пространство для каждой из загружаемых в ПМД 348 программ выделяется динамически. Такая концепция приемлема для больших кинотеатров с несколькими кинозалами, так как средняя продолжительность по коротким и длинным программам составляет некое номинальное значение, обычно, порядка двух часов. В качестве рекомендации для кинотеатров с одним экраном, объем хранения должен быть достаточным для записи самой длинной программы.

Кроме того, ПМД 348 работает или способен работать в режиме "распределенной записи", при котором получаемая информация распределяется по массиву дисков и временно записывается в буфер 349 ОЗУ. То есть, в процессе записи фрагменты получаемых данных распределяются по различным дискам массива. Один фрагмент данных пересылается на один диск, следующий за ним фрагмент пересылается на другой диск и так далее. По прошествии времени ожидания, достаточного для того, чтобы диск записал данные, данный диск снова может быть поставлен в очередь на получение входных данных. Таким образом, получаемые данные фрагментируются на блоки или сегменты меньшего размера, которые записываются на разных дисках с максимальной (или высокой) скоростью, что позволяет воспользоваться преимуществом буферизации ввода во входном канале диска. Это фактически дает возможность устройствам с меньшей скоростью передачи данных принимать данные параллельно и, тем самым, обеспечивать очень высокую скорость передачи данных. Кроме того, устройство хранения информации такого рода обеспечивает необходимую для защиты от ошибок избыточность.

При записи данных на диски или другие устройства хранения информации используется информация о четности, что позволяет восстановить программу по извлечении. То есть, имеется способ для связывания фрагментов программы во время извлечения или презентации.

В предпочтительном варианте осуществления каждый ПМД 348 базируется на массиве недорогих устройств с избыточностью (RAID-массиве), который способен целиком восстановить файл данных в случае выхода из строя одного диска массива. В целях устранения неисправностей и локализации повреждений ПМД 348 предоставляет информацию о состоянии и сбоях. При такого рода устройстве имеется возможность дистанционного управления, опроса состояния и диагностики.

На Фиг.12 показано устройство 128 управления кинотеатром. Устройство 128 управления кинотеатром обеспечивает управление работой и мониторинг всей подсистемы 104 кинотеатра или одного, или нескольких модулей 132 управления кинозалом из состава кинотеатрального комплекса. Для создания наборов программ из одной или нескольких полученных видео- и аудиопрограмм, которые запланированы для демонстрации в системе кинозала в течение разрешенного интервала, в устройстве 128 управления кинотеатром могут использоваться способы или механизмы программного управления.

Устройство 128 управления кинотеатром включает в себя процессор 336 управления кинотеатром и дополнительно может включать как минимум один модем 340 или другое подсоединенное к обратному каналу связи устройство, служащее для отправки сообщений на главный концентратор 102. Устройство 128 управления кинотеатром может включать блок визуального отображения, например монитор, и устройство взаимодействия с пользователем, такое как клавиатура. Указанные элементы могут размещаться в кабинете руководителя кинотеатрального комплекса, билетной кассе или любом другом удобном с точки зрения работы кинотеатра месте.

Процессор 336 управления кинотеатром обычно представляет собой компьютер коммерческого или бизнес класса. Согласно Фиг.12 и Фиг.2 процессор 336 управления кинотеатром связан с устройством 120 управления сетью и устройством 124 управления условным доступом. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения для связи с главным концентратором 102 используется модем 340. Как правило, модем 340 представляет собой стандартный модем для использования в телефонных сетях, который располагается внутри процессора или подсоединен к нему. Для обратной связи с главным концентратором 102 данный модем присоединяется к стандартной двухпроводной телефонной линии. В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения связь между процессором 336 управления кинотеатром и главным концентратором 102 может осуществляться с помощью других низкоскоростных способов связи, таких как Интернет, частные или открытые сети данных, беспроводные или спутниковые системы связи. Для осуществления указанных альтернатив модем 340 конфигурируется таким образом, чтобы обеспечить соответствующую структуру интерфейса.

Возвращаясь к Фиг.2, устройство 128 управления кинотеатром обеспечивает обмен информацией между каждым из устройств 132 управления кинозалом и каждым из устройств 132 хранения информации. Интерфейс устройства управления кинотеатром может содержать буфер памяти, предназначенный для того, чтобы информация в виде коротких интенсивных периодов обмена данными на большой скорости пересылалась от устройства 132 хранения информации через интерфейс 126 устройства управления, а потом с меньшей скоростью обрабатывалась другими элементами устройства 132 управления кинозалом.

Информация, которой обмениваются устройство 128 управления кинотеатром, устройство 120 управления сетью и/или устройство 124 управления условным доступом, включает в себя запросы на повторную передачу полученных подсистемой 104 кинотеатра фрагментов информации, содержащих не подлежащие исправлению ошибочные биты, информацию мониторинга и управления, отчеты о презентациях и предупреждения, а также информацию о криптографических ключах. В целях проверки, авторизации и защиты от прослушивания пересылаемые сообщения могут подвергаться шифрованию.

Устройство 128 управления кинотеатром можно сконфигурировать таким образом, чтобы обеспечить полностью автоматическое функционирование презентационной системы, включая управление воспроизведением/отображением, безопасность и функции управления сетью. Устройство 128 управления кинотеатром также может управлять второстепенными функциями кинотеатра, такими как резервирование и продажа билетов, операции, связанные со скидкой на цену билетов, и контроль за состоянием окружающей среды в помещениях. В качестве альтернативного варианта, в дополнение к управлению некоторыми функциями кинотеатра может использоваться ручное управление. Кроме того, для управления и корректировки некоторых из указанных выше функций устройство 128 управления кинотеатром может быть связано с другими имеющимися в кинотеатральном комплексе системами автоматического управления. Использование той или иной системы зависит от имеющейся в распоряжении технологии и нужд конкретного кинотеатра.

Посредством управления либо устройством 128 управления кинотеатром, либо устройством 120 управления сетью настоящее изобретение в общем обеспечивает одновременное воспроизведение и показ записанных программ на нескольких проекторах. Кроме того, под управлением устройства 128 управления кинотеатром или устройства 120 управления сетью можно санкционировать многократное воспроизведение программы, не взирая на тот факт, что подсистема 104 кинотеатра получает указанную программу однократно. Система управления безопасностью может регламентировать продолжительность и/или число сеансов проката каждой программы.

Посредством автоматизированного управления устройством 128 управления кинотеатром со стороны модуля 112 управления сетью обеспечивается средство автоматического сохранения и презентации программ. Кроме того, с помощью блока управления имеется возможность дистанционно управлять некоторым заданным набором сетевых операций из точки, удаленной от места расположения основных помещений, используя элемент управления. Например, телестудия или киностудия может автоматизировать и контролировать распространение фильмов или других материалов из центрального помещения, например офиса студии, а также практически мгновенно делать изменения в программах, чтобы реагировать на быстрые изменения в спросе, учитывать отзывы на программы, или вследствие других имеющихся в данной области техники причин.

Снова ссылаясь на Фиг.2, подсистему 104 кинотеатра можно посредством сетевого интерфейса 126 подсоединить к устройству 132 управления кинозалом. Сетевой интерфейс 126 кинотеатра состоит из локальной сети (электрической или оптической), которая обеспечивает местную маршрутизацию программ внутри подсистемы 104 кинотеатра. Программы хранятся на устройствах 136 хранения информации и пересылаются через сетевой интерфейс 126 кинотеатра на одно и/или несколько устройств 132 управления кинозалом из состава подсистемы 104 кинотеатра. Сетевой интерфейс 126 кинотеатра можно реализовать с применением произвольного числа стандартных архитектур локальных сетей, обладающих достаточными скоростями передачи данных и обеспечивающих требования по возможности соединения и надежности, таких как, например, петля с арбитражной логикой, или сети, строящиеся с применением коммутаторов или концентраторов.

Опять ссылаясь на Фиг.2, каждое из устройств 136 хранения информации обеспечивает локальное хранение программного материала, авторизованного для воспроизведения и показа. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в каждой отдельной системе кинотеатра используется централизованная система хранения информации. Устройство 136 хранения информации кинотеатра обеспечивает подсистеме 104 кинотеатра возможность создавать презентации для одного или нескольких кинозалов и совместно используется несколькими кинозалами одновременно.

В зависимости от емкости устройство 136 хранения информации кинотеатра способно хранить несколько программ сразу. С помощью локальной сети устройство 136 хранения информации кинотеатра можно подсоединить таким образом, что любая из этих программ может воспроизводиться и демонстрироваться на любой из авторизованных демонстрационных систем (то есть проекторов). Кроме того, одну и ту же программу можно одновременно показывать на двух и более презентационных системах.

Таким образом, в данном документе предложены устройство и способ декодирования, декомпрессии и дешифрования данных изображения и/или звука. Данные устройство и способ обеспечивают гибкое планирование показа художественных фильмов и рекламных материалов, объединение сигналов звука и изображения, а также, помимо прочих отличительных свойств и преимуществ, простую реализацию мер по защите и безопасности.

Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления предоставлено для того, чтобы любой специалист в данной области техники мог воспроизвести или использовать настоящее изобретение. Для специалистов в данной области техники различные модификации данных вариантов осуществления будут очевидны, а общие принципы, определенные в данном документе, могут быть применены к другим вариантам осуществления без использования дополнительного изобретательства. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается одними лишь приведенными вариантами осуществления, а представляет собой самый широкий объем защиты, соответствующий раскрытым в настоящем описании принципам и новым отличительным признакам.