УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ И СОХРАНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК H04N7/167 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области кодирования цифровых изображений и звуковой информации. В частности, настоящее изобретение относится к устройству и способу кодирования цифровых изображений и звуковой информации в системе цифровой кинематографии. Кроме того, изобретение относится к кодированию, сжатию, шифрованию, сохранению, распаковке, расшифровке и управляемому воспроизведению электронных аудиовизуальных программ, осуществляемому с центрального устройства посредством множества кинопроекторов или систем воспроизведения.

Описание уровня техники

В течение нескольких десятилетий кинопромышленность находилась в определенной зависимости от процессов копирования, распространения и демонстрации кинофильмов на целлулоидной пленке, которые необходимы для обеспечения доставки художественных кинопрограмм в различные кинотеатры, географически разбросанные по всей стране и миру. Способы и средства распределения киноматериалов на пленке остались в значительной степени прежними.

Существующий в настоящее время процесс копирования и распространения кинофильмов на пленке изображен на Фиг.1. Копирование кинофильмов обычно начинают с оригинального негатива исключительно высокого качества. После того, как выполнен процесс создания оригинала кинофильма, посредством киномонтажного пульта 52, имеющегося в киностудии 50, создают мастер-копию кинофильма. Из этой мастер-копии кинофильма посредством устройства 54 копирования кинофильмов (контратипирования) создают так называемый негатив, предназначенный для распространения, из которого создают множество копий кинофильма (известных как "позитивы"). В зависимости от требуемого объема тиража или количества копий кинофильма, предназначенных для распространения, могут существовать еще и дополнительные промежуточные операции, либо на каждом этапе могут создавать множество копий. Распространение позитивов кинофильма по различным кинотеатрам, например его доставку в кинотеатр 56, осуществляют посредством курьеров и других физических средств. В кинотеатре 56 демонстрацию кинофильма осуществляют путем проецирования изображений с кинопленки на поверхность экрана с использованием кинопроектора 58. Обычно в этой традиционной системе создают многодорожечную фонограмму посредством системы 51 монтажа фонограммы и впечатывают ее в кинопленку вместе с изображениями из кинофильма таким образом, чтобы воспроизведение этой фонограммы фильма можно было осуществить посредством звуковой системы 57 кинотеатра синхронно по времени с кинофильмом, демонстрируемым в кинотеатре посредством системы кинопроектора.

Несмотря на то, что изображенный на Фиг.1 процесс распространения функционирует достаточно хорошо, имеют место органически присущие ему ограничения. Вследствие использования целлулоида в качестве материала для кинопленки и наличия ограничений по полосе частот для носителей информации на пленке, имеют место ограничения возможностей обеспечения высококачественного воспроизведения многоканальных фонограмм. Помимо этого, возникают большие затраты на изготовление большого количества копий кинофильма, стоимость которых может составлять несколько сотен долларов на каждый полнометражный фильм. Также имеют место затраты, сложности и задержки, связанные с физической доставкой больших коробок с кинофильмами на целлулоидной пленке в большое и растущее количество кинотеатров. К тому же, в отрасли экономики, связанной с кинотеатрами, существует растущая тенденция увеличения количества так называемых "многозальных" ("multiplex") кинотеатров, в которых в одном кинотеатре находится или сгруппировано вместе множество зрительных залов для демонстрации кинофильмов. В каждом зрительном зале может быть осуществлена демонстрация отдельного кинофильма, при этом в других зрительных залах многозального комплекса одновременно осуществляют демонстрацию других кинофильмов.

Вследствие наличия большого количества изготовленных копий становится все более сложным предотвратить нелегальное копирование и воровство киноматериалов. Согласно оценкам, ежегодные потери доходов в кинопромышленности из-за контрафакции и воровства составляют миллиарды долларов. Кроме того, существует тенденция ухудшения качества материала копии кинофильма с течением времени, что обусловлено осаждением пыли, износом, колебаниями температуры и другими известными факторами. Наконец, имеют место затраты на мероприятия по охране окружающей среды и иные расходы, связанные с возможным разрушением материала кинопленки, который может содержать в себе опасные вещества, утилизация которых регламентирована законодательством.

Новые и вновь возникающие технологии позволяют создавать альтернативные подходы к решению существующих проблем при распространении кинофильмов. Например, теперь стали доступными способы передачи информации через спутники, хотя в настоящее время они не являются выгодными с коммерческой точки зрения для распространения высококачественных аудиовизуальных (АВ) (AV) материалов. Поскольку распространение кинопрограмм представляет собой, по существу, особый тип вещания на всю территорию континента, то способ распространения посредством спутников, обладающий свойственными ему преимуществами вещания на такую большую территорию, оказывается, в конечном счете, целесообразным для распространения кинофильмов. Однако для передачи высококачественного АВ сигнала в "реальном масштабе времени" необходима скорость передачи данных (в битах в секунду) порядка 1,5 миллиардов бит в секунду. Чтобы обеспечить такую высокую скорость передачи данных даже для передачи лишь одной программы, необходима пропускная способность, эквивалентная пропускной способности целого спутника, что является чрезмерно дорогостоящим. Кроме того, альтернативные технологии распространения не могли обеспечить такое качество изображения и яркость проецирования, которое получают при использовании целлулоидной кинопленки. В конкурирующих технологиях обычно используют аудиовизуальные (АВ) сигналы, записанные на различных магнитных или оптических носителях, которые отображают на экранах видеомониторов, телевизоров или посредством проекционной аппаратуры. Вследствие наличия ограничений по полосе частот эти технологии не обеспечивают качества, которое соответствует качеству кинофильма.

Помимо обеспечения возможности передачи необходимой информации через спутник, необходимо осуществлять отображение полученной информации с использованием не существовавшего ранее высококачественного проекционного устройства. Кроме того, реализация спутниковой системы передачи и приема является дорогостоящей задачей, и этот способ коренным образом отличается от существующих в настоящее время способов распространения и демонстрации кинофильмов. Понятно, что на первоначальном этапе наличие таких коренных отличий может оказаться неприемлемым с коммерческой точки зрения.

К тому же, достижения в области цифровых технологий привели к появлению революционной концепции распространения, в которой хранение материала кинопрограммы осуществляют в электронном виде в цифровом формате, а не на оптических носителях в виде кинопленки. Распространение цифровых изображений может быть выполнено на различных магнитных носителях или на компактных оптических дисках, либо посредством передачи по системам проводной, волоконно-оптической, беспроводной или спутниковой связи. Существует множество форматов хранения данных в постоянных запоминающих устройствах на универсальных цифровых видеодисках, DVD-ROM (DVD-ROM), имеющих емкость памяти в диапазоне от, приблизительно, 4,5 гигабайт (Гбайт) до, приблизительно, 18 Гбайт. Форматы хранения данных в DVD-ROM, объем памяти которых превышает, приблизительно, 9 Гбайт, реализуют посредством двусторонних дисков. Таким образом, для обеспечения доступа к информации, хранящейся на второй стороне диска DVD-ROM с высокой емкостью памяти, необходимо вручную переворачивать диски.

Для сохранения кинофильма, продолжительность которого составляет, в среднем, два часа, при средней скорости передачи сжатой видеоинформации в битах, равной, приблизительно, 40 мегабит в секунду для дорожки записи изображений и, приблизительно, восемь мегабит в секунду - для звуковой и управляющей информации, необходим объем памяти, составляющий, в среднем, около 45 гигабайт (Гбайт). Таким образом, для обеспечения достаточной емкости памяти в случае двухчасового кинофильма необходимо использовать множество дисков DVD-ROM даже в варианте осуществления посредством диска DVD-ROM с высокой емкостью памяти.

Кроме того, для воспроизведения обычного двухчасового кинофильма необходимо обеспечить вывод информации с DVD-ROM со скоростью, приблизительно, 6 мегабайт в секунду или, приблизительно, 48 мегабит в секунду. Несмотря на то, что существуют некоторые устройства DVD-ROM с объявленной в рекламе скоростью передачи данных 8 мегабайт в секунду, какие-либо сведения о качестве и надежности таких устройств отсутствуют. Таким образом, нет никакой гарантии того, что подобные устройства DVD-ROM могут с достаточной степенью надежности поддерживать скорость передачи данных 6 мегабайт в секунду.

В настоящее время осуществляют разработку алгоритмов сжатия, обеспечивающих снижение требований к скорости передачи данных для сохранения изображений высокого качества в электронном виде. В одном из способов динамического цифрового сжатия изображений, который может обеспечить существенную степень сжатия данных при сохранении качества изображения в сигнале, используют закодированные посредством дискретного косинусного преобразования (ДКП) (DCT) блоки и субблоки данных о коэффициенте, имеющие адаптивно изменяемый размер. Этот способ ниже именуют способом дискретного косинусного преобразования с адаптивно изменяемым размером блоков (ДКПАИРБ) (ABSDCT). Размеры адаптивно изменяемых блоков выбирают таким образом, чтобы использовать избыточность, которая существует в информации, содержащейся в данных о кадре изображения. Этот способ раскрыт в патенте США №5021891, имеющем название "Способ и система сжатия изображений с адаптивно изменяемым размером блоков" ("Adaptive Block Size Image Compression Method And. System"}, права на который переданы патентовладельцу настоящего изобретения и который включен сюда путем ссылки. Способы ДКП также раскрыты в патенте США № 5107345, имеющем название "Способ и система сжатия изображений с адаптивно изменяемым размером блоков" ("Adaptive Block Size Image Compression Method And System"), права на который переданы патентовладельцу настоящего изобретения и который включен сюда путем ссылки. Кроме того, в патенте США №5452104, имеющем название "Способ и система сжатия изображений с адаптивно изменяемым размером блоков" ("Adaptive Block Size Image Compression Method And System"), права на который также переданы патентовладельцу настоящего изобретения и который включен сюда путем ссылки, рассмотрен вариант применения способа ДКПАИРБ в совокупности со способом дискретного преобразования с использованием дерева квадрантов. В системах, которые раскрыты в этих патентах, используют внутрикадровое кодирование, при котором кодирование каждого кадра из последовательности изображений осуществляют вне зависимости от содержимого любого другого кадра.

Распространение информации, представляющей собой кинофильмы, с использованием цифрового электронного формата фактически увеличивает потенциальные возможности осуществления быстрого, дешевого копирования без ухудшения качества. Однако наряду с "простотой копирования", которая связана с наличием цифровой технологии, существуют и способы шифрования, обеспечивающие такое кодирование информации, которое предотвращает распространение полезной информации лицам, не обладающим надлежащими полномочиями.

Создание таких технологий, как способ сжатия ДКПАИРБ, усовершенствованной проекционной аппаратуры и электронных способов шифрования обеспечивает возможность осуществления системы "цифровой кинематографии". В общей формулировке термин "цифровая кинематография" относится к электронному распространению и демонстрации высококачественных кинопрограмм, которые были преобразованы в электронный цифровой вид для их хранения, передачи и показа. Посредством системы цифровой кинематографии могут быть преодолены многие из ограничений существующего в настоящее время процесса распространения кинофильмов. Цифровая система не подвержена воздействию процесса ухудшения качества с течением времени, которое наблюдается в случае целлулоидной кинопленки. Кроме того, цифровая система фактически устраняет возможность воровства и нелегального копирования целлулоидной кинопленки, и дополнительно обеспечивает возможность осуществления мер защиты данных непосредственно в самой цифровой системе. Однако до настоящего времени в кинопромышленности или в родственных областях техники не была осуществлена разработка всей системы цифровой кинематографии целиком.

Для этого необходимо решить несколько оставшихся проблем и задач. Для новых систем цифровой кинематографии необходимо обеспечить создание усовершенствованных способов защиты данных, которые предотвращают возможность их кражи из кинотеатров. В попытке обеспечить большую экономическую отдачу создают большие комплексы кинотеатров с множеством зрительных залов, что приводит к наличию более сложных расписаний киносеансов и к наличию большого количества мест, в которых осуществляют демонстрацию данного кинофильма. Для этого может потребоваться пересылка в кинотеатры большого количества дополнительных электронных копий для их демонстрации, что связано с наличием сложностей и эксплуатационных расходов при использовании существующих в настоящее время способов.

Каналы и способы распространения до сих пор определяются описанными выше старыми способами копирования и распространения фильмов на целлулоидной кинопленке. Необходимо создание новых способов, обеспечивающих возможность использования всех преимуществ предложенной технологии цифровой кинематографии, уменьшения количества копий, более быстрого выпуска тиража на рынок и обновления выпущенной продукции с одновременным обеспечением повышенной гибкости процедур составления расписаний сеансов и распространения при приемлемых затратах. При этом некоторые продюсеры, студии и администраторы кинотеатров желали бы одновременно усилить централизованный контроль за тиражированием и распространением, а также иметь возможность проникновения на новые рынки. Например, для удовлетворения потребностей растущих рынков для зрителей, говорящих на нескольких языках или на другом языке, желательно иметь возможность того, чтобы кинофильмы и иные аудиовизуальные программы, предназначенные для показа, были снабжены фонограммами, выбор которых может быть осуществлен из нескольких вариантов, что является более рентабельным способом.

Необходимо осуществить объединение определенной технологии с устройством и способом кодирования, шифрования, хранения и управления цифровыми изображениями и фонограммами. Эти задачи решаются посредством настоящего изобретения, описание которого приведено ниже.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложены устройство и способ кодирования и сохранения сигналов, представляющих, по меньшей мере, видеоинформацию, на носителе информации, а устройство содержит в себе: генератор исходных данных, выполненный таким образом, что осуществляет преобразование закодированных сигналов в цифровую видеоинформацию; устройство сжатия, выполненное таким образом, что осуществляет прием цифровой видеоинформации, поступающей из генератора исходных данных, и сжимает цифровую видеоинформацию, причем в устройстве сжатия используют способ сжатия посредством дискретного косинусного преобразования с адаптивно изменяемым размером блоков; устройство шифрования, выполненное таким образом, что осуществляет прием сжатой цифровой видеоинформации, поступающей из устройства сжатия, и шифрование сжатой цифровой видеоинформации; и запоминающее устройство, выполненное таким образом, что осуществляет прием зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации, поступающей из устройства сжатия, и сохранение зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации на носителе информации. Способ, предложенный в изобретении, представляет собой способ кодирования и сохранения сигналов, представляющих на носителе информации, по меньшей мере, видеоинформацию, а способ содержит в себе следующие операции: осуществляют преобразование сигналов в цифровую видеоинформацию; выполняют сжатие цифровой видеоинформации с использованием способа сжатия посредством дискретного косинусного преобразования с адаптивно изменяемым размером блоков; зашифровывают сжатую цифровую видеоинформацию; и сохраняют зашифрованную сжатую цифровую видеоинформацию на носителе информации.

Следовательно, устройство и способ обеспечивают кодирование и шифрование видеоинформации и звуковой информации, представленной, в общем случае, в виде данных программы. Сжатие, шифрование и сохранение данных программы в цифровом виде осуществляют в центральном устройстве или в концентраторе, после чего эти данные готовы для распределения программы по устройствам отображения с большим экраном, которые находятся в одном или в более зрительных залов или в различных кинотеатрах. Данные программы обычно содержат в себе изображения из кинофильма, синхронизированную по времени фонограмму и/или иную соответствующую информацию, например, дорожки с вставленной визуальной информацией, облегчающих восприятие для зрителей с нарушениями зрения, субтитры на иностранном языке и/или для зрителей с нарушениями слуха, рекламные объявления или дорожки с мультимедийными отметками времени. Программный материал может иметь большую продолжительность (например, полнометражный кинофильм), иметь меньшую продолжительность (например, рекламный ролик кинофильма или коммерческая реклама) или представлять собой неподвижное изображение (используемое, например, в рекламных целях или в качестве объявления). Например, для фонограмм и рекламных объявлений, идущих на фоне кинофильма, не обязательно осуществлять синхронизацию звуковых и других соответствующих программ по времени с видеоинформацией или их совместное сохранение.

В центральном концентраторе выполняют обработку информации программы для ее распространения. Для генерации электронных сигналов изображения и звукового сопровождения, полученных из аналоговых или цифровых входных сигналов, может быть использован генератор исходных данных, расположенный либо в центральном концентраторе, либо в ином месте. Генератор исходных данных может содержать в себе телекинопроектор, посредством которого осуществляют генерацию электронного сигнала изображения, и устройство считывания звукового сигнала, посредством которого осуществляют генерацию электронного звукового сигнала. В альтернативном варианте электронный сигнал может быть получен непосредственно из электронной телекамеры или из иного электронного источника, например, из компьютерной системы формирования изображений.

Затем электронные сигналы изображения и звукового сопровождения подвергают обработке посредством устройства сжатия/шифрования. Устройство сжатия/шифрования опять-таки может находиться либо в центральном концентраторе, либо в том же месте, что и генератор исходных данных, например в постановочной студии. Для сохранения видеоинформации и звуковой информации на носителе информации может быть использована известная технология динамического сжатия. Может быть использован такой способ сжатия, как, например, способ ДКПАИРБ, описанный в патентах США №5452104, №5107345 и №5021891. В качестве носителя информации может быть использовано любое электронное запоминающее устройство большой емкости: на магнитной ленте, магнитное или оптическое, например, компакт-диски, универсальные цифровые диски (DVD), накопители на жестких дисках или запоминающие устройства, подключаемые к компьютерной сети. К тому же, вместо этого может быть осуществлена передача некоторой информации по системам проводной, волоконно-оптической, беспроводной или спутниковой связи. Может быть выполнено сжатие звукового сигнала посредством вышеуказанных способов или посредством стандартного алгоритма сжатия цифрового звукового сигнала и его сохранение на аналогичных устройствах.

Способ шифрования содержит в себе использование изменяющихся с течением времени значений электронных ключей и/или последовательностей цифровых управляющих команд, которые подают в авторизованные приемники или кинопроекторы. Кроме того, к сигналу изображения и/или звукового сопровождения могут быть добавлены цифровая подпись или "водяной знак". "Водяной знак" незаметен для обычной зрительской аудитории, но может быть использован для определения источника несанкционированной копии программы при его анализе не в масштабе реального времени или при покадровом воспроизведении. Генерацию информации о расшифровке, необходимой для расшифровки видеоинформации и/или звуковой информации, осуществляют в отдельном устройстве расшифровки с использованием особых секретных ключей, предназначенных для конкретного зрительного зала, и защищенной информации, которые передают в кинотеатр. Шифрование сигналов изображения и звукового сопровождения обычно выполняют раздельно. Путем обработки частей, представляющих собой изображение и звук, в качестве отдельных программ, может быть выполнено объединение различных звуковых программ с видеопрограммами, что обусловлено различными причинами, например наличием различных языков.

Также осуществляют сохранение сжатых и зашифрованных сигналов на носителе информации или обеспечивают их передачу из центрального концентратора. В варианте с передачей сигналов способ модуляции/передачи может предусматривать добавление информации для прямого исправления ошибок и осуществление модуляции потока данных для обеспечения передачи. Передача может быть выполнена через средство проводной или беспроводной связи любого типа, например через наземный кабель, посредством оптических, спутниковых или иных способов, либо через сеть Интернет.

Центральный концентратор дополнительно содержит в себе администратор сети. Администратор сети может содержать в себе управляющие процессоры, осуществляющие управление всеми операциями, выполняемыми как в устройстве кодирования, так и в подсистеме кинотеатра, в том числе, управление функциями сохранения, воспроизведения/отображения, обеспечения защиты данных, а также централизованного контроля/управления и управления сетью. Администратор сети может работать посредством централизованного или распределенного полностью автоматического управления, полуавтоматического управления или посредством ручного вмешательства.

Сохранение материала программы и дополнительной управляющей информации, а также их передачу в подсистемы кинотеатра осуществляют под управлением администратора сети. Администрирование сети также содержит в себе способы контроля, обеспечивающие уведомление подсистем кинотеатра о подлинности переданных программ. Кроме того, предусмотрено наличие способа управления, посредством которого осуществляют управление выборочным сохранением принятой программы в каждой из подсистем кинотеатра.

Имеющееся в подсистеме кинотеатра запоминающее устройство получает носитель (носители) информации из концентратора. Модуль воспроизведения считывает информацию с носителя информации, контролирует наличие ошибок в запомненной информации и выдает запрос на повторную передачу любых частей информации, в которых содержатся ошибки. Для выдачи запроса на повторную передачу устройство управления кинотеатром использует канал связи (из системы кинотеатра в центральный концентратор). В качестве канала связи может быть использована телефонная сеть, спутниковый канал связи, сеть Интернет или способ связи любого типа.

В имеющемся в подсистеме кинотеатра запоминающем устройстве, управление которым осуществляют посредством устройства управления кинотеатром, может быть предусмотрена возможность локального централизованного сохранения материала программы. Запоминающее устройство может содержать в себе носители информации типа, например, универсальные цифровые диски (DVD), сменные накопители на жестких дисках или модуль, представляющий собой группу жестких дисков (ГЖД) (JBOD). Запоминающее устройство может обеспечивать одновременное сохранение нескольких программ. Подключение запоминающего устройства может быть выполнено через локальную сеть (ЛС) (LAN) (электронную или оптическую) таким образом, что воспроизведение и демонстрация любой программы могут быть осуществлены на любом авторизованном кинопроекторе. К тому же, может быть осуществлено одновременное воспроизведение одной и той же программы на двух или на большем количестве кинопроекторов. Передачу материала программы из запоминающего устройства в заданный зрительный зал (заданные зрительные залы) осуществляют через локальную сеть (ЛС), в качестве которой могут быть использованы локальные сети с различной архитектурой. В данном описании предполагают использование ЛС, имеющей архитектуру с наличием центрального сетевого коммутатора, что соответствует целям этого описания. Однако для этой подсистемы могут быть использованы также и локальные сети, имеющие иные архитектуры.

После того, как выполнено упорядочение материала программы посредством модуля воспроизведения, устройство декодирования осуществляет распаковку и декодирование или дескремблирование материала программы. Алгоритмы распаковки и расшифровки зависят от тех способов сжатия и шифрования, которые были использованы в центральном концентраторе. Визуальное отображение распакованной/расшифрованной информации осуществляют посредством кинопроектора в зрительном зале, а воспроизведение звукового сигнала осуществляют посредством электронной звуковой подсистемы.

Устройство управления кинотеатром обычно осуществляет всестороннее управление операциями демонстрации кинофильма, в том числе, сохранением принятых программ, распаковкой и расшифровкой сигналов, представляющих собой программы, и отображением материала программы. Устройство управления кинотеатром может также осуществлять контроль периода времени и/или разрешенного количества сеансов, в течение которых разрешено осуществлять демонстрацию каждой программы. В альтернативном варианте средство управления процессом демонстрации кинофильма может быть выполнено локальным и находиться в кинопроекторе, в устройстве дистанционного управления или находиться под управлением центрального концентратора или другого централизованного устройства. Кроме того, устройство управления кинотеатром может быть выполнено таким образом, чтобы осуществлять объединение операций демонстрации кинофильма с другими операциями, выполняемыми в кинотеатре, например предоставлением скидок, продажей билетов, рекламой, наймом обслуживающего персонала, контролем за состоянием окружающей среды, освещением, функционированием звуковой системы и т.д. К тому же, каждая подсистема кинотеатра может содержать в себе множество модулей зрительных залов, в которых совместно используют общие функции сохранения и управления для обеспечения гибкости и рентабельности при демонстрации кинофильмов.

Использование цифрового шифрования обеспечивает наличие встроенных средств защиты данных. Для осуществления передачи с наличием сквозного шифрования данных используют криптографические способы. То есть, шифрование видеоинформации и/или звуковой информации осуществляют в генераторе исходных данных, а ее расшифровку производят в подсистеме кинотеатра при воспроизведении. В дополнение к электронным мерам обеспечения защиты данных могут быть использованы и физические меры защиты, обеспечивающие дополнительную защиту материала программы.

Физические меры защиты могут иметь особую важность для защиты распакованных/расшифрованных сигналов от "перехвата" перед их демонстрацией на экране посредством кинопроектора в подсистеме кинотеатра. В одном из вариантов осуществления средство выполнения функции расшифровки/распаковки размещают в надежном автономном корпусе, который физически прикреплен к кинопроектору или встроен внутрь кинопроектора таким образом, что, в общем случае, он не может быть снят без санкционированного права на доступ, и который физически предотвращает возможность зондирования расшифрованных сигналов. Кроме того, несанкционированное проникновение в защищенное пространство или внутрь корпуса может инициировать процесс удаления или стирания информации о ключе шифрования или же удаления, или изменения любых цифровых данных, имеющихся в точке подачи данных для их проецирования на экран, что предотвращает возможность копирования.

Таким образом, предложены устройство и способ сжатия, шифрования и сохранения цифровой видео- и звуковой информации, а также функции управления, обеспечивающие контроль и управление таким устройством.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Отличительные признаки, цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания при его рассмотрении совместно с чертежами, на которых аналогичными номерами позиций на разных чертежах обозначены, соответственно, одинаковые узлы, и на которых:

на Фиг.1 изображена блок-схема традиционной системы распространения кинофильмов;

на Фиг.2 изображена укрупненная блок-схема варианта осуществления системы цифровой кинематографии из настоящего изобретения;

на Фиг.3 изображена блок-схема генератора исходных данных из кинопленки;

на Фиг.4 изображена блок-схема устройства сжатия/шифрования;

на Фиг.5 изображена блок-схема администратора сети;

на Фиг.6 изображена блок-схема, на которой показана внутренняя сеть концентратора и средства резервирования центрального концентратора;

на Фиг.7А - Фиг.7Е показаны блок-схемы запоминающего устройства;

на Фиг.8 изображена блок-схема запоминающего устройства с использованием множества последовательных устройств воспроизведения с дисков и устройства воспроизведения;

на Фиг.9 изображена блок-схема запоминающего устройства с использованием множества параллельных устройств воспроизведения с дисков и устройства воспроизведения;

на Фиг.10 изображена блок-схема запоминающего устройства с использованием кассеты дисков и устройства воспроизведения;

на Фиг.11 изображена блок-схема подсистемы кинотеатра, в которой в качестве запоминающего устройства используют сменные накопители на жестких дисках;

на Фиг.12 изображена блок-схема устройства управления кинотеатром;

на Фиг.13 изображена блок-схема подсистемы кинотеатра, в которой в качестве запоминающего устройства используют модуль ГЖД (группа жестких дисковых накопителей).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение содержит в себе устройство и способ, иногда упоминаемый здесь как "цифровая кинематография", посредством которых осуществляют генерацию, сжатие, шифрование и сохранение аудиовизуальных программ, например кинофильмов, в электронном виде в системах кинотеатров, в кинотеатрах, в комплексах кинотеатров и/или в демонстрационных системах.

Способ цифровой кинематографии содержит в себе новшества, относящиеся к сжатию изображений и звука, проекционной технике, методологии шифрования и ко многим другим областям. Цифровая кинематография предназначена для замены существующего в настоящее время способа физической доставки фильмов на целлулоидной кинопленке в каждое место, в котором осуществляют их воспроизведение или демонстрацию, например, в кинотеатры или в удаленные зрительные залы. Цифровая кинематография устраняет необходимость копирования фильмов на целлулоидной кинопленке и создает потенциальные возможности получения аудио/визуальных программ исключительно высокого качества, а также обеспечивает наличие присущих ей средств защиты данных. Может быть осуществлена передача программ в кинотеатры и их сохранение посредством запоминающих устройств, например, посредством сменных накопителей на жестких дисках (СНЖД) (RHD) или универсальных цифровых дисков (УЦД) (DVD), для их последующей демонстрации.

В приведенном ниже описании для ясности в качестве примера используют кинотеатр или комплекс кинотеатров, но при этом изобретение равным образом применимо для демонстрации видеоинформации и звуковой информации во множестве мест, где осуществляют ее демонстрацию, например в кинотеатрах на открытом воздухе, в комплексах открытых кинотеатров для автомобилистов, в общественных зрительных залах, в школах, в специализированных ресторанах и т.д. Специалистам в данной области техники понятно то, каким образом настоящее изобретение может быть использовано для демонстрационных площадок других типов.

На Фиг.2 показана система 100 цифровой кинематографии согласно изобретению. Система 100 цифровой кинематографии содержит в себе две основных системы: по меньшей мере, одно центральное устройство или концентратор 102 и, по меньшей мере, одну демонстрационную подсистему или подсистему 104 кинотеатра. Концентратор 102 и подсистема 104 кинотеатра имеют конструкцию, аналогичную той, которая описана в находящей в процессе рассмотрения заявке на патент США №09/075,152 от 8 мая 1998 г., права на которую переданы патентовладельцу настоящего изобретения и которая включена сюда путем ссылки.

В одном из вариантов осуществления изобретения осуществляют сжатие и сохранение видеоинформации и звуковой информации на носителе информации, и ее передачу из концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра. Обычно для каждого кинотеатра или для каждой демонстрационной площадки из сети демонстрационных площадок используют одну подсистему 104 кинотеатра, посредством которой осуществляют прием видеоинформации или звуковой информации и которая содержит в себе некоторое централизованное оборудование, а также некоторое оборудование, которое используют для осуществления демонстрации в каждом зрительном зале.

В центральном концентраторе 102 материал фильма на кинопленке подают в генератор 108 исходных данных, который осуществляет генерацию цифровой версии кинофильма. Посредством устройства 112 сжатия/шифрования (УСШ) (СЕ) осуществляют сжатие и шифрование цифровой информации, а посредством запоминающего устройства 116 концентратора осуществляют ее запоминание на носителе информации. Администратор 120 сети осуществляет контроль и передает управляющую информацию в генератор 108 исходных данных, в УСШ 112 и в запоминающее устройство 116 концентратора. Средство 124 управления условным доступом создает специальную информацию об электронных ключах таким образом, что право показа конкретных программ предоставлено только определенным кинотеатрам.

Устройство 128 управления кинотеатром, входящее в состав подсистемы 104 кинотеатра, осуществляет управление устройством 132 управления кинотеатром. Исходя из управляющей информации, полученной из устройства 132 управления кинотеатром, запоминающее устройство 136 кинотеатра осуществляет передачу сжатой информации, сохраненной на носителе информации, в модуль 140 воспроизведения. Модуль 140 воспроизведения осуществляет прием сжатой информации из запоминающего устройства 136 кинотеатра и выполняет подготовку сжатой информации в виде заранее заданной последовательности, упорядочивая ее по размеру и по скорости передачи данных. Полученную на выходе модуля 140 воспроизведения сжатую информацию подают в устройство 144 декодирования. Устройство 144 декодирования осуществляет ввод сжатой информации, поступившей из модуля 140 воспроизведения, и выполняет ее расшифровку, распаковку и форматирование, а полученную на его выходе информацию подают в кинопроектор 148 и в звуковой модуль 152. Кинопроектор 148 осуществляет воспроизведение информации посредством кинопроектора, а звуковой модуль 152 осуществляет воспроизведение звуковой информации посредством звуковой системы, при этом управление обоими из них осуществляет посредством устройства 132 управления кинотеатром.

Во время своей работы генератор 108 исходных данных подает электронное цифровое изображение и/или программу в систему. На вход генератора 108 исходных данных обычно поступает материал фильма в виде кинопленки, а он осуществляет генерацию цифровой информации или данных на магнитной ленте. Для создания цифровой версии кинофильма или иной программы осуществляют цифровое сканирование кинопленки с очень высоким разрешением. Генерацию видеоинформации, как правило, осуществляют посредством процесса "телекинопроекции", а генерацию звуковой части программы осуществляют посредством известного способа обработки с преобразованием звукового сигнала в цифровой вид. Источником обрабатываемых изображений не обязательно является кинофильм, в качестве них могут быть использованы такие изображения, как неподвижные кадры или одиночное изображение, либо последовательность кадров или изображений, в том числе и те, которые показывают в качестве кинофильмов с различной продолжительностью. Для создания того, что именуют видеопрограммами, эти изображения могут быть представлены в виде последовательности или набора. Кроме того, может быть создан и другой материал, например дорожки с вставленной визуальной информацией, облегчающий восприятие для зрителей с нарушениями зрения, субтитры на иностранном языке и/или для зрителей с нарушениями слуха, рекламные объявления или дорожки с вставленной мультимедийной информацией о текущем времени. Аналогичным образом, для создания требуемых звуковых программ используют одиночный звук или запись, либо их наборы.

В альтернативном варианте цифровая видеоинформация может быть создана посредством цифровой камеры высокой четкости или посредством другого известного устройства или способа создания цифровых изображений. Использование цифровой камеры, которая непосредственно создает цифровую видеоинформацию, является особенно целесообразным для прямых трансляций с места событий, что обеспечивает возможность, по существу, незамедлительного или одновременного с ходом события распространения. Также могут быть использованы компьютерные рабочие станции или аналогичная аппаратура, посредством которых осуществляют непосредственную генерацию графических изображений, предназначенных для распространения.

Цифровую видеоинформацию или программу подают в устройство 112 сжатия/шифрования, которое выполняет сжатие цифрового сигнала с использованием заранее выбранного известного формата или процесса, в результате чего уменьшают объем цифровой информации, необходимой для воспроизведения оригинала изображения с очень высоким качеством. В предпочтительном варианте осуществления для сжатия исходного изображения используют способ ДКПАИРБ. Способ сжатия ДКПАИРБ раскрыт в упомянутых выше патентах США №5021891, №5107345 и №5452104. Также может быть выполнено цифровое сжатие звуковой информации с использованием стандартных способов и может быть выполнена синхронизация во времени со сжатой видеоинформацией. Затем осуществляют шифрование и/или скремблирование сжатой видеоинформации и сжатой звуковой информации с использованием одного или большего количества электронных способов обеспечения защиты данных.

Администратор 120 сети контролирует состояние устройства 112 сжатия/шифрования и направляет сжатую информацию из устройства 112 сжатия/шифрования в запоминающее устройство 116 концентратора. Запоминающее устройство 116 концентратора содержит в себе один или большее количество носителей информации (показаны на Фиг.8). Носитель (носители) информации может представлять собой любое устройство хранения данных большой емкости, например универсальный цифровой диск (УЦД) (DVD) или сменный накопитель на жестких дисках (СНЖД) (RHD), а его описание приведено ниже. После сохранения сжатой информации на носителе информации осуществляют физическую транспортировку носителя информации в подсистему 104 кинотеатра и, в частности, в запоминающее устройство 136 для кинотеатра.

В альтернативных вариантах осуществления сохранение каждого типа сжатой информации, видеоинформации и звуковой информации, выполняют не одновременно или раздельно - причем независимо друг от друга. То есть, имеется средство сжатия и сохранения звуковых программ, связанных с видеоинформацией, или программами, но действующее раздельно во времени. В настоящем изобретении отсутствуют какие-либо требования, обуславливающие необходимость одновременной обработки звука и изображений. В зависимости от ситуации, для связи соответствующих звуковых и видеопрограмм между собой используют заранее заданный идентификатор либо средство или схему идентификации. Это позволяет обеспечить требуемую связь одной или большего количества заранее выбранных звуковых программ с, по меньшей мере, одной заранее выбранной видеопрограммой непосредственно перед демонстрацией или во время сеанса. То есть, несмотря на то, что сжатая звуковая информация первоначально не синхронизирована по времени со сжатой видеоинформацией, их связь и синхронизацию обеспечивают при демонстрации программы.

Кроме того, хранение звуковой программы отдельно от видеопрограммы позволяет осуществлять синхронизацию видеопрограммы со звуковыми программами на множестве языков, для чего не требуется повторное создание видеопрограммы для каждого языка. Кроме того, раздельное хранение звуковой программы позволяет обеспечивать поддержку конфигураций с наличием множества громкоговорителей без необходимости осуществления чередования множества дорожек звукозаписи с видеопрограммой.

Помимо видеопрограммы и звуковой программы к системе может быть добавлена отдельная программа, способствующая продвижению продукта на рынок, или рекламная программа. Как правило, рекламные материалы изменяют более часто, чем программу, содержащую в себе художественный кинофильм. Использование отдельной рекламной программы позволяет осуществлять обновление рекламных материалов без необходимости создания новых видеопрограмм, содержащих в себе художественный кинофильм. Рекламная программа содержит в себе такую информацию, как рекламные объявления (диапозитивы, звуковые объявления, движущиеся изображения и т.п.) и рекламные киноролики, демонстрируемые в кинотеатре. Может быть осуществлено сохранение тысяч диапозитивов или фрагментов рекламных объявлений, что обусловлено высокой емкостью памяти таких носителей информации, как УЦД (DVD) или СНВД (RHD). Наличие большой емкости памяти позволяет изменять программы с учетом интересов потребителей, поскольку в конкретных кинотеатрах можно осуществлять целенаправленную демонстрацию конкретных диапозитивов, рекламных объявлений или рекламных кинороликов для определенных групп потребителей.

Несмотря на то, что на Фиг.2 показано, что сжатая информация находится в запоминающем устройстве 116, а транспортировку носителя (носителей) информации в подсистему 104 кинотеатра осуществляют физическим способом, следует понимать, что передача сжатой информации или ее частей в запоминающее устройство 136 для кинотеатра может быть осуществлена с использованием любого из множества способов беспроводной передачи или передачи по проводам. Способы передачи содержат в себе способ передачи через спутник, известные способы передачи по многоабонентской линии связи, через узлы доступа сети Интернет, по выделенным телефонным линиям или через волоконно-оптические сети прямой связи.

На Фиг.2 - Фиг.9 изображены варианты осуществления блоков обработки, находящихся в центральном концентраторе 102, описание которых приведено ниже. На Фиг.3 изображен генератор 108 исходных данных. Генератор 108 исходных данных из Фиг.3 осуществляет преобразование источника 156 изображений на кинопленке, например, кинофильма на 35-миллиметровой кинопленке, в цифровой вид и сохранение цифровой версии на магнитной ленте. Генератор 108 исходных данных содержит в себе процесс 164 или устройство, представляющее собой "телекинопроектор" высокой четкости (ВЧ) (HD), посредством которого осуществляют получение данных из источника 156, представляющего собой кинопленку, и генерацию цифровых изображений из источника 156, представляющего собой кинопленку. Процесс обработки посредством телекинопроектора является известным в кинопромышленности, и для осуществления этого процесса может быть использовано любое из нескольких серийно выпускаемых устройств или любая из существующих организаций, предоставляющих эти услуги на коммерческой основе. Однако в предпочтительном варианте осуществления используют обработку посредством телекинопроектора с высоким разрешением, которая в настоящее время может быть осуществлена посредством аппаратуры, созданной фирмой "СИНТЕЛ" (CINTEL) или фирмой "Филипс БТС" [Philips BTS}, что является известным уровнем техники. Разрешающая способность и выбор конкретного типа используемого оборудования обусловлены стоимостью и другими известными факторами при планировании этого вида обслуживания. Могут существовать также и альтернативные варианты с использованием иной разрешающей способности, что обусловлено потенциальной аудиторией, имеющейся проекционной аппаратурой и местом расположения кинотеатра, в том числе, желанием уменьшить скорость передачи данных для передач, осуществляемых с некоторых спутников.

В том случае, если исходный кинофильм 156 представляет собой источник на стандартной кинопленке формата 35 мм, процесс обработки изображений осуществляют с использованием процесса телекинопроекции с частотой 24 кадра в секунду. Сохранение цифрового сигнала, полученного на выходе процесса телекинопроекции, может быть осуществлено с использованием устройства высокоскоростной записи данных на магнитной ленте или посредством непосредственного сжатия и/или шифрования и запоминания этого сигнала с использованием устройства записи на магнитной ленте, имеющего более низкую скорость записи данных, либо посредством иных известных систем сохранения изображений и носителей информации.

Поскольку телекинопроектор осуществляет обработку только изображений, то обработку звуковой части информации, вводимой из источника, выполняют независимо от изображений. В том случае, если источник звуковых данных имеет аналоговый формат, то его обычно выполняют в виде магнитной ленты 168, которую подают в устройство 172 считывания звука для преобразования в цифровой вид. В одном из вариантов осуществления с цифровым изображением объединяют до двенадцати цифровых звуковых каналов, что выполняют посредством мультиплексора 176. Мультиплексированный сигнал сохраняют вместе с видеопрограммой на носителе информации, например, посредством цифрового видеомагнитофона 180 с высокой плотностью записи или аналогичной системы цифровых запоминающих устройств с большой емкостью памяти. В упомянутом выше альтернативном варианте сохранение и обработка фонограммы может быть выполнена отдельно от видеопрограммы, но при этом она должна содержать в себе информацию о синхронизации во времени для обеспечения надлежащего совмещения ее по времени с видеопрограммой при их объединении в системе проекционного воспроизведения кинофильмов для зрительного зала. Сохранение информации о синхронизации по времени может быть выполнено в видеопрограмме, в звуковой программе или в отдельной управляющей программе.

Несмотря на то, что генератор 108 исходных данных изображен как часть центрального концентратора 102, следует понимать, что он может быть расположен в ином месте, нежели центральный концентратор 102. Целесообразными могут оказаться также и варианты расположения средства генерации цифрового сигнала, получаемого из магнитного или оптического источника, в других местах. В альтернативном варианте генератор 108 исходных данных может содержать в себе цифровую камеру со встроенным магнитным или оптическим запоминающим устройством либо другое средство генерации цифровых изображений (например, для компьютерной графики или специальных эффектов), которое создает исходный материал непосредственно в цифровом виде. Генератор 108 исходных данных может также содержать в себе систему оцифровки неподвижных изображений, например оптическое сканирующее устройство или устройство преобразования изображений, используемое для фотографических диапозитивов на 35-миллиметровой пленке или для отпечатков. Поэтому требуемый цифровой материал может быть создан в обычных или в специализированных студиях, например, предназначенных для создания спецэффектов, или в других местах, где осуществляют подготовку и выпуск видеопрограммы, которую затем пересылают в концентратор 102 для дополнительной обработки или передачи.

На Фиг.4 показана блок-схема устройства 112 сжатия/шифрования. Подобно генератору 108 исходных данных устройство 112 сжатия/шифрования может являться частью центрального концентратора 102, либо может находиться в ином месте. Устройство 112 сжатия/шифрования может находиться, например, вместе с генератором 108 исходных данных в киностудии или в студии производства телевизионных программ. Кроме того, процесс сжатия как видеоинформации или данных, так и звуковой информации или данных может быть осуществлен как процесс с переменной скоростью.

Цифровые данные, созданные посредством генератора 108 исходных данных, поступают в устройство 112 сжатия/шифрования. Перед дальнейшей обработкой может быть осуществлено сохранение цифровой видеоинформации и цифровой звуковой информации в буферах кадров (не показаны).

Цифровой сигнал изображения подают в устройство 184 сжатия изображений. В предпочтительном варианте осуществления устройство 184 сжатия изображений осуществляет обработку цифрового сигнала изображения с использованием способа ДКПАИРБ, описанного в вышеуказанных патентах США №5021891, 5107345 и 5452104.

В способе ДКПАИРБ входной цветовой сигнал обычно имеет формат YIQ, где компонента Y представляет собой сигнал яркости или яркость, а компоненты I и Q представляют собой сигнал цветности или цвет. Также могут быть использованы и другие форматы, например, формат YUV или RGB. Вследствие низкой пространственной чувствительности глаза к цвету, в способе ДКПАИРБ осуществляют субдискретизацию компонент цветности (I и Q) с коэффициентом два по каждому направлению: по горизонтали и по вертикали. Таким образом, для отображения каждого пространственного участка вводимого изображения используют четыре компоненты яркости и две компоненты цветности.

Каждую из компонент яркости и цветности подают в устройство поблочного перемежения. В устройство поблочного перемежения обычно подают блок из 16×16 элементов, которое упорядочивает выборки из изображения, находящиеся внутри блоков из 16×16 элементов, и создает блоки и составные субблоки данных для их анализа посредством дискретного косинусного преобразования (ДКП). Операция ДКП представляет собой один из способов преобразования сигнала с временной дискретизацией, посредством которого осуществляют отображение этого же сигнала в частотную область. Ранее было продемонстрировано, что посредством преобразования с отображением в частотную область способы ДКП позволяют достичь сверхвысоких степеней сжатия, поскольку могут быть созданы устройства дискретизации, эффективно использующие характеристики распределения частот в изображении. В предпочтительном варианте осуществления первое упорядочение осуществляют для одного блока из 16×16 элементов, для которого выполнено ДКП, второе упорядочение осуществляют для четырех блоков из 8×8 элементов, для которых выполнено ДКП, третье упорядочение осуществляют для 16-ти блоков из 4×4 элементов, для которых выполнено ДКП, а четвертое упорядочение осуществляют для 64-х блоков из 2×2 элементов, для которых выполнено ДКП.

Операция ДКП уменьшает пространственную избыточность, присущую источнику изображения. После выполнения ДКП большая часть энергии сигнала изображения стремится сконцентрироваться в нескольких коэффициентах ДКП.

Выполняют анализ коэффициентов, полученных при преобразовании блока из 16х16 элементов и каждого субблока, посредством чего определяют количество бит, необходимых для кодирования блока или субблока. Затем производят выбор блока или совокупности субблоков, для кодирования которых требуется наименьшее количество бит, посредством которого отображают участок изображения. Например, для отображения участка изображения может быть осуществлен выбор двух субблоков из 8×8 элементов, шести субблоков из 4×4 элементов и восьми субблоков из 2×2 элементов.

Затем осуществляют надлежащее упорядочение выбранного блока или совокупности субблоков. После этого может быть выполнена дополнительная обработка значений коэффициентов ДКП для подготовки к передаче, например умножение на весовой коэффициент, зависящий от частоты, дискретизация и кодирование (например, кодирование посредством кода переменной длины) с использованием известных способов, но эти примеры не являются ограничивающими. Сжатый сигнал изображения затем подают, по меньшей мере, в одно устройство 188 шифрования изображений.

Цифровой звуковой сигнал обычно подают в устройство 192 сжатия звукового сигнала. В предпочтительном варианте осуществления устройство 192 сжатия звукового сигнала осуществляет обработку многоканальной звуковой информации с использованием стандартного алгоритма сжатия цифрового звукового сигнала. Сжатый звуковой сигнал подают, по меньшей мере, в одно устройство 196 шифрования звукового сигнала. В альтернативном варианте может быть осуществлена передача звуковой информации и ее использование без сжатия, но, тем не менее, в цифровом формате.

Посредством устройства 188 шифрования изображений и устройства 196 шифрования звукового сигнала осуществляют шифрование сжатых сигналов, соответственно, изображения и звука с использованием любого из множества известных способов шифрования. Шифрование сигналов изображения и звука может быть выполнено с использованием одинаковых или различных способов. В предпочтительном варианте осуществления используют способ шифрования, который содержит в себе операцию скремблирования цифровой последовательности, выполняемую в реальном масштабе времени как для изображения, так и для фонограммы.

В устройствах 188 и 196 шифрования изображений и звукового сигнала осуществляют обработку материала программы посредством схемы скремблирования/шифрования, в которой используют изменяющуюся с течением времени информацию об электронных ключах (изменение которой обычно выполняют несколько раз в секунду). Затем может быть осуществлено сохранение скремблированной информации, представляющей собой программу, или ее передача, например, по радио в канале беспроводной связи, причем она не поддается расшифровке никем, кто не обладает соответствующей информацией об электронных ключах, которая была использована для скремблирования материала программы или цифровых данных.

Операция шифрования в общем случае содержит в себе операцию скремблирования цифровой последовательности или непосредственного шифрования сжатого сигнала. Используемые здесь слова "шифрование" и "скремблирование" являются взаимозаменяемыми и понятно, что они обозначают собой любое средство обработки потоков цифровых данных из различных источников с использованием любого из множества криптографических способов скремблирования, скрытия или непосредственного кодирования указанных цифровых потоков с использованием последовательностей, созданных посредством засекреченных цифровых значений ("ключей") таким образом, что восстановление исходной последовательности данных без знания засекреченных значений ключей является очень сложной задачей.

В каждой видеопрограмме или звуковая программа может быть использована особая информация об электронных ключах, которую предоставляют в зашифрованном виде, причем шифрование осуществляют посредством информации об электронных ключах, предназначенных для конкретного места проведения зрелищного мероприятия или кинотеатра, в кинотеатры или в места проведения зрелищных мероприятий, которым предоставлено право показа конкретной программы. Эту функцию обеспечивает средство 124 управления условным доступом или СУУД (САМ). Зашифрованный ключ программы, который необходим для расшифровки сохраненной информации в зрительном зале, передают, или иным образом доставляют в авторизованные кинотеатры перед воспроизведением программы. Следует отметить, что сохраненная информация, представляющая собой программу, может быть в принципе передана за несколько дней или недель до начала санкционированного срока показа, и что передача или доставка зашифрованного ключа видеопрограммы или звуковой программы может быть осуществлена непосредственно перед началом срока, в течение которого разрешено воспроизведение. Передача зашифрованного ключа программы может быть также осуществлена посредством канала связи с низкой скоростью передачи данных или посредством переносимого запоминающего устройства, например, носителя информации на магнитном или оптическом диске, интеллектуальной карточки или посредством других устройств, содержащих в себе запоминающие устройства с возможностью стирания данных. Предоставление зашифрованного ключа программы может быть также выполнено таким образом, чтобы обеспечить контроль за тем промежутком времени, в течение которого конкретному комплексу кинотеатров или зрительному залу дано право производить показ программы.

Каждая подсистема 104 кинотеатра, получающая зашифрованный ключ программы, осуществляет расшифровку его значения с использованием ключа, предназначенного для конкретного зрительного зала, и сохранение этого расшифрованного ключа программы в устройстве памяти или в ином защищенном запоминающем устройстве.

Для выполнения операции дескремблирования/расшифровки информации, представляющей собой программу, в реальном масштабе времени в тот момент, когда требуется воспроизвести программу, используют информацию о ключе, предназначенном для конкретного кинотеатра или места проведения показа, и о ключе, предназначенном для этой конкретной программы, в предпочтительном варианте вместе с симметричным алгоритмом, который был использован в устройстве 112 шифрования при подготовке зашифрованного сигнала.

Со ссылкой вновь на Фиг.4, устройство 188 шифрования изображений помимо скремблирования может осуществлять добавление к видеопрограмме "водяного знака", который обычно является по своей сути цифровым. Эта процедура содержит в себе операцию вставки в последовательность данных программы визуального идентификатора, характерного для конкретного мести проведения демонстрации и/или конкретного момента времени. То есть, "водяной знак" создают таким образом, чтобы он обозначал собой место и время проведения санкционированной демонстрации для обеспечения эффективного отслеживания источника незаконного копирования в случае необходимости. "Водяной знак" может быть запрограммирован таким образом, чтобы в процессе воспроизведения он появлялся часто, но в псевдослучайные моменты времени и был бы невидимым для зрительской аудитории. "Водяной знак" является незаметным для восприятия при демонстрации распакованной видеоинформации или звуковой информации при ее воспроизведении с заранее заданной обычной скоростью передачи. Однако "водяной знак" может быть обнаружен при демонстрации видеоинформации или звуковой информации со скоростью, существенно отличающейся от этой обычной скорости, например, при воспроизведении "не в реальном масштабе времени" с более медленной скоростью или при покадровом воспроизведении. В случае обнаружения нелегальной копии программы, уполномоченными лицами может быть произведено считывание информации о цифровом "водяном знаке" и может быть установлен кинотеатр, явившийся источником изготовленной копии. Подобный способ с использованием "водяного знака" может быть также применен или использован для идентификации звуковых программ.

Сжатые и зашифрованные сигналы как изображения, так и звука, подают в мультиплексор 200. В мультиплексоре 200 видеоинформацию и звуковую информацию уплотняют и объединяют вместе с информацией о синхронизации во времени, что позволяет осуществлять потоковое воспроизведение видеоинформации и звуковой информации согласованно во времени с подсистемой 104 кинотеатра. Затем осуществляют обработку мультиплексированного сигнала посредством устройства 204 формирования пакетов, которое формирует из программы пакеты данных для преобразования программы в поток данных. За счет формирования пакетов данных или "блоков данных" может быть осуществлена проверка потока данных, представляющих собой программу, во время их распаковки в подсистеме 104 кинотеатра (Фиг.2) на наличие ошибок при приеме блоков во время распаковки. Устройство 128 управления кинотеатром, входящее в состав подсистемы 104 кинотеатра, может выдавать запросы на получение блоков данных, содержащих ошибки. Следовательно, при наличии ошибок требуется выполнить замену лишь небольших частей программы, а не всей программы. Передача запроса на передачу небольших блоков данных может быть осуществлена по каналу проводной или беспроводной связи. Это обеспечивает более высокую надежность и эффективность.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения обработку визуальной и звуковой частей программы осуществляют в качестве отдельных и различных программ. Таким образом, вместо использования мультиплексора 200, служащего для мультиплексирования сигналов изображения и звука, пакетную обработку сигналов изображения осуществляют отдельно. В этом варианте осуществления транспортировка видеопрограммы может быть осуществлена без звуковой программы и наоборот. Таким образом, соединение видеопрограмм и звуковых программ в объединенные программы осуществляют только в момент воспроизведения. Это позволяет объединять с видеопрограммами различные звуковые программы, что обусловлено различными причинами, например наличием различных языков, созданием обновленных версий программы после ее выпуска или изменений в программе, которые обеспечивают соответствие общепринятым нормам для местного населения, и так далее. Такая возможность гибкого присвоения видеопрограммам различных многодорожечных звуковых программ очень полезна для уменьшения затрат на изменение уже распространенных программ и на удовлетворение потребностей расширяющихся рынков, относящихся к различным культурам, которые в настоящее время доступны для киноиндустрии.

Устройства 184 и 192 сжатия, устройства 188 и 196 шифрования, мультиплексор 200 и устройство 204 формирования пакетов из данных программы могут быть реализованы посредством контроллера 208 модуля сжатия/шифрования (МСШ) (СЕМ), представляющего собой процессор с программным управлением, запрограммированный на выполнение описанных здесь функций. То есть, эти устройства могут быть скомпонованы в виде аппаратного средства, выполняющего обобщенные функции, которое содержит в себе множество программируемых электронных устройств или компьютеров, функционирующих под управлением программ, которые реализованы посредством программных или программно-аппаратных средств. В альтернативном варианте они могут быть осуществлены с использованием иной технологии, например посредством специализированных интегральных микросхем (ASIC) или посредством одной или большего количества совокупностей плат с электронными схемами. То есть, созданных в качестве специализированного аппаратного средства.

Видеопрограмму и звуковую программу в виде потока передают в запоминающее устройство 116 концентратора. Контроллер 208 МСШ отвечает, главным образом, за контроль и управление всем устройством 112 сжатия/шифрования. Контроллер 208 МСШ может быть реализован путем программирования универсального аппаратного устройства или компьютера таким образом, чтобы оно выполняло требуемые функции, либо путем использования специализированных аппаратных средств. Как указано в данном описании, сетевое управление контроллером 208 МСШ обеспечивают посредством администратора 120 сети (Фиг.2) через концентратор внутренней сети. Контроллер 208 МСШ поддерживает связь с устройствами 184 и 192 сжатия, с устройствами 188 и 196 шифрования, с мультиплексором 200 и с устройством 204 формирования пакетов посредством известного цифрового интерфейса и осуществляет управление функционированием этих устройств. Контроллер 208 МСШ может к тому же осуществлять контроль и управление модулем 116 сохранения и передачей данных между этими устройствами.

В предпочтительном варианте запоминающее устройство 116 выполняют в виде одного или большего количества СНЖД, дисков УЦД (DVD) или других носителей информации большой емкости, и оно в общем случае имеет конструкцию, аналогичную конструкции запоминающего устройства 136 для кинотеатра из подсистемы 104 кинотеатра (Фиг.2). Однако специалистам в данной области техники понятно, что для некоторых областей применения могут быть использованы другие носители. На стадии сжатия в запоминающее устройство 116 поступают сжатые и зашифрованные данные об изображении, звуковые и управляющие данные, полученные из устройства 204 формирования пакетов из данных программы. Управление функционированием запоминающего устройства 116 осуществляют посредством контроллера 208 МСШ.

Теперь будет приведено описание администратора 120 сети со ссылкой на Фиг.5. Администратор 120 сети осуществляет контроль и управление концентратором 102 и, возможно, всей системой 100 цифровой кинематографии, в том числе, контроль и управление компонентами одной или большего количества систем 104 кинотеатра, но это не является обязательным. Управление может быть централизованным, при этом администратор 120 сети осуществляет управление всеми операциями системы, в том числе, управление передачей, воспроизведением/отображением на экране, мерами обеспечения защиты данных и всеми функциями управления сетью. В альтернативном варианте может быть реализована система с распределенным управлением, в которой управление некоторыми из функций кинотеатра осуществляют посредством процессоров, находящихся в демонстрационных системах или в системах кинотеатра.

Администратор 120 сети содержит в себе, по меньшей мере, один процессор 212 управления сетью, который представляет собой центральный контроллер или "мозг" системы 100 цифровой кинематографии. Администратор 120 сети обычно создают на основе стандартного комплекса рабочей станции или на основе аналогичных программируемых аппаратных средств обработки данных. Процессор 212 управления сетью осуществляет управление диспетчерскими функциями и обеспечением защиты концентратора 102. Под управлением администратора 120 сети передача управляющей информации или обновлений для программ из концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра может быть выполнена заблаговременно перед отображением программы. Процессор 212 управления сетью также осуществляет управление передачей или скоростью передачи программ в подсистему 104 кинотеатра. Скорость передачи может быть постоянной или переменной, что зависит от типа программы и структуры канала или тракта передачи. Например, это может зависеть от скоростей передачи по конкретному каналу связи. К тому же, скорость передачи данных при кодировании материала программы со сжатием может быть различной для различных программ, в результате чего получают изменяющиеся уровни качества при сжатии.

Сопряжение процессора 212 управления сетью с другими компонентами концентратора осуществляют посредством внутренней сети концентратора, которую обычно осуществляют посредством сети со стандартной многоточечной конфигурацией. Однако могут быть использованы и другие типы сетей с известной структурой, в том числе, с оптическими каналами связи. В предпочтительном варианте осуществления обслуживание внутренней сети концентратора осуществляют посредством концентратора 216 сети Ethernet, входящего в состав системы 120 администратора сети, описание которой приведено здесь со ссылкой на Фиг.6.

Администратор 120 сети также может содержать в себе модем 220, который обеспечивает связь с сетью кинотеатров через сеть Интернет или коммутируемую телефонную сеть общего пользования (КТСОП), и обычно содержит в себе наборы модемов для связи по коммутируемой телефонной линии, модемы кабельной или спутниковой связи, контроллеры цифровой сети с комплексными услугами (ЦСКУ) (ISDN) или каналы сотовой связи, либо другие известные средства. Модем 220 сопряжен с процессором 212 управления сетью через функцию модемного сервера. Модем 220 служит в качестве приемника обратного канала связи из кинотеатров в центральный концентратор 102. Например, устройство 128 управления кинотеатром, изображенное на Фиг.7, контролирует качество процесса распаковки в подсистеме 104 кинотеатра и осуществляет передачу отчета о качестве в систему 120 администратора сети. Кинотеатры могут использовать обратный канал связи для выдачи запросов на повторную передачу блоков данных программы, имеющих ошибки, из центрального концентратора 102. Кроме того, посредством этой линии связи может быть осуществлена передача запросов на проведение дополнительных сеансов показа программ, либо на выполнение изменений или обновлений материала программ. В альтернативных вариантах осуществления обратный канал связи может быть создан посредством канала спутниковой связи или другого способа связи с низкой скоростью передачи данных, либо посредством связи через сеть Интернет. В этом случае вместо модема 220 для обеспечения связи целесообразно использовать другие известные средства или устройства.

Интерфейс 224 пользователя предоставляет пользователю возможность прямого управления администратором 120 сети и, следовательно, всем концентратором 102 и/или подсистемой 104 кинотеатра. Пользователь может контролировать состояние концентратора 102 и управлять синхронизацией различных модулей концентратора 102 по времени. Кроме того, интерфейс 224 пользователя позволяет учитывать конфигурацию различных вариантов осуществления запоминающего устройства 116, в том числе, тип подлежащего использованию носителя информации, а также способ и место сохранения программ на носителях информации. Интерфейс 224 пользователя обычно представляет собой персональный компьютер, имеющий монитор и интерфейс клавиатуры.

Теперь будет приведено описание чертежа Фиг.6, на котором изображена блок-схема внутренней сети 228 концентратора. Внутренняя сеть 228 концентратора является магистральной линией связи для центрального концентратора 102. Внутренняя сеть 228 концентратора может быть внутренне расширена в виде локальной сети (ЛС) Ethernet, функционирующей в соответствии с комплектом протоколов межсетевого обмена (IP). Таким образом, внутренняя сеть 228 концентратора физически связывает устройство 112 сжатия/шифрования, запоминающее устройство 116, администратор сети 120, средство 124 управления условным доступом, и, возможно, но не обязательно, устройство 128 управления кинотеатром, входящее в состав подсистемы 104 кинотеатра, как между собой, так и с концентратором 232 сети Ethernet. Внутренняя сеть 228 концентратора также может содержать в себе резервные или дублирующие компоненты для обеспечения работоспособности в случае отказа первичной компоненты. Для целесообразного функционального разделения специфических локальных и удаленных функций в ее состав также может входить и внешний интерфейс, обеспечивающий при необходимости связь центрального концентратора 102 с внешней компьютерной сетью или с системой связи.

Как показано на Фиг.2, подсистема 104 кинотеатра выполнена таким образом, что содержит в себе, по меньшей мере, одно, а обычно множество устройств 132 управления кинотеатром, управление которыми осуществляют посредством устройства 128 управления кинотеатром. Например, в некоторых рентабельных областях рынка кинотеатры создают в виде комплексов кинотеатров, имеющих много зрительных залов, расположенных в одном месте, которые часто именуют кинокомплексами (cineplex) или многозальными (multiplex) кинотеатрами. Передача запомненной сжатой информации может быть осуществлена в один или во множество модулей 132 зрительных залов, находящихся внутри одного комплекса кинотеатров.

Модуль 132 зрительного зала содержит в себе запоминающее устройство 136 для кинотеатра, модуль 140 воспроизведения, устройство 144 декодирования, а также кинопроектор 148 и звуковой модуль 152. Во время работы запоминающее устройство 136 для кинотеатра содержит в себе сжатую информацию на носителе информации. На Фиг.7 показаны различные варианты осуществления запоминающего устройства 136. Транспортировку носителя информации из концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра обычно осуществляют физическим способом, хотя предполагается, что может быть выполнена передача части информации из концентратора 102 в подсистему 104 кинотеатра. Носитель информации может представлять собой один или большее количество дисков 236 УЦД (DVD) (Фиг.7А и Фиг.7В), один или большее количество сменных накопителей 240 на жестких дисках (Фиг.7Б), внутренний накопитель 244 на жестких дисках (ВНВД) (IHD) (Фиг.7Г), находящийся в модуле воспроизведения, модуль ГЖД 248 (группа жестких дисков) (JBOD) (Фиг.8), содержащий в себе множество запоминающих устройств, или любую их совокупность.

В варианте осуществления с использованием УЦД (DVD) в качестве носителя информации может быть использовано множество дисков 236 УЦД. Этот вариант осуществления изображен на Фиг 7А. Для сохранения кинофильма, продолжительность которого составляет, в среднем, два часа, при скорости передачи сжатой видеоинформации в битах, равной, приблизительно, 40 мегабит в секунду для дорожки записи изображения и, приблизительно, восемь мегабит в секунду для звуковой и управляющей информации, необходим объем памяти, составляющий, в среднем, около 45 гигабайт (Гбайт). Существующие в настоящее время форматы хранения данных в DVD-ROM обеспечивают объем памяти в диапазоне от, приблизительно, 4,5 гигабайт до, приблизительно, 18 гигабайт. Объем памяти свыше, приблизительно, 9 гигабайт получают посредством двусторонних дисков, которые необходимо переворачивать для считывания второй стороны диска. Таким образом, для обеспечения достаточной емкости памяти в случае двухчасового кинофильма необходимо использовать множество дисков DVD-ROM даже в варианте осуществления посредством диска DVD-ROM с высокой емкостью памяти.

Как описано выше, предпочтительным вариантом является раздельное использование видеоинформации и звуковой информации. Этот вариант осуществления показан на Фиг.7В. Видеопрограмму 252 запоминают на ином носителе информации, чем звуковую программу 256. В качестве носителя информации могут служить диски УЦД (DVD) или устройства СНЖД. Отсутствуют какие-либо требования, обуславливающие необходимость использования настоящего изобретения для обработки звуковых программ в один и тот же момент времени. Раздельное хранение звуковой программы и видеопрограммы позволяет осуществлять синхронизацию видеопрограммы со звуковыми программами на множестве языков, для чего не требуется повторное создание видеопрограммы для каждого языка. Кроме того, раздельное хранение звуковой программы позволяет обеспечивать поддержку конфигураций с наличием множества громкоговорителей без необходимости осуществления чередования множества дорожек звукозаписи с видеопрограммой.

Помимо видеопрограммы 252 и звуковой программы 256 к системе может быть добавлена отдельная рекламная программа 260 или программа, способствующая продвижению продукта на рынок. Использование отдельной рекламной программы 260 позволяет осуществлять обновление рекламных материалов без необходимости создания новых видеопрограмм 252. Рекламная программа 260 может содержать в себе рекламные объявления, рекламный киноролик, управляющую информацию и/или информацию о ключе для подсистемы 104 кинотеатра.

Использование сменного накопителя на жестких дисках в качестве носителя информации обеспечивает некоторые преимущества, например простоту копирования и вероятность наличия более низкой частоты появления ошибок. Этот вариант осуществления показан на Фиг.7Б. Информацию, сохраненную на жестком диске 240, легко тиражировать путем записи информации на диски в устройстве, представляющем собой стандартный персональный компьютер (ПК). Кроме того, требуется меньшее количество сменных накопителей на жестких дисках, что обусловлено большой емкостью памяти сменных накопителей на жестких дисках. Использование накопителей на жестких дисках снижает вероятность наличия ошибок при обработке по сравнению с другими носителями информации. К тому же, вероятность сохранения целостности данных в сменном накопителе на жестких дисках является более высокой при наличии жестких внешних условий, например, при грубом обращении с грузом во время его транспортировки или при воздействии на него пыли, грязи, шума или других нежелательных веществ.

В другом варианте осуществления, показанном на Фиг.7Г, помимо других носителей информации используют внутренний накопитель 244 на жестких дисках (ВНЖД) и модем 264. Сохранение информации на ВНЖД 244 посредством модема 264 позволяет осуществлять передачу информации непосредственно в кинотеатр через существующие системы связи, например, по телефонным линиям, через каналы связи цифровой сети с комплексными услугами (ЦСКУ) (ISDN), через кабельный модем или через каналы связи цифровых абонентских линий (ЦАЛ) (DSL). Например, может быть осуществлена передача обновлений для рекламной информации и рекламных кинороликов по телефонным линиям и их запоминание на ВНЖД 244. Демонстрация обновленных диапозитивов в кинотеатре может быть осуществлена непосредственно с ВНЖД 244, а не с диска, содержащего в себе рекламную программу, но это не является обязательным. Передача обновлений для рекламной информации и рекламных кинороликов через соединение посредством модема 264 приводит к существенному снижению издержек, поскольку устранены затраты на штамповку и распространение дополнительных дисков с рекламной программой.

Другой функцией ВНЖД 244 является функция системы обеспечения целостности данных. Перед передачей информации в модуль воспроизведения ВНЖД 244 выполняет проверку целостности данных, запомненных на носителе информации.

Система обеспечения целостности данных проверяет электронную подпись для каждого блока данных. Если во время процедуры проверки посредством циклического избыточного кода (ЦИК) возникает сбой в каком-либо блоке, или если блок данных отсутствует, то модуль воспроизведения использует модемное соединение для выдачи запроса на осуществление повторной передачи блоков данных, содержащих ошибки. После выполнения запроса осуществляют запоминание запрошенных блоков данных в ВНЖД 244. При воспроизведении программы посредством модуля воспроизведения модуль воспроизведения осуществляет доступ к ВНВД 244, что обеспечивает воспроизведение запрошенного блока (блоков) данных в надлежащее время. С учетом производительности и скорости передачи данных, наиболее целесообразно осуществлять доступ лишь к относительно небольшому количеству блоков данных. В том случае, если система проверки ошибок обнаруживает наличие большого количества испорченных блоков данных, средство отображения сообщений об ошибках позволяет пользователю определить, служит ли этот объем данных основанием для необходимости физического распространения дисков с данными.

Использование ВНЖД 244 и модема 264 также является целесообразным для распространения материала о криптографических ключах. Пересылку материала о криптографических ключах и другой управляющей информации из средства 124 управления условным доступом в ВНЖД 244 осуществляют либо посредством физической пересылки данных на отдельном носителе информации, либо посредством модема 264.

В свою очередь, в средство 124 управления условным доступом могут быть переданы данные о рабочем состоянии, о предыстории и прочая информация. Несмотря на то, что передачу управляющей информации осуществляют из центрального концентратора 102 и несмотря на то, что подсистема 104 кинотеатра может осуществлять прием всей переданной информации, в подсистеме 104 кинотеатра выполняют выборочную демодуляцию и сохранение только тех принятых программ, которые предназначены для конкретного модуля 104 кинотеатра.

Загрузка видеопрограмм, звуковых программ и/или рекламных программ с носителя информации в ВНЖД может быть выполнена при наличии достаточной емкости ВНЖД 244 или посредством использования модуля 348 ГЖД. Использование ВНЖД 244 позволяет модулю воспроизведения обеспечивать проведение сеансов с программой из двух полнометражных фильмов и сеансов с множеством других программ. Кроме того, демонстрация определенного полнометражного фильма может быть осуществлена на множестве экранов путем загрузки программы (программ) во множество модулей воспроизведения таким образом, что воспроизведение полнометражного фильма выполняют посредством ВНЖД 244 каждого модуля воспроизведения.

В альтернативном варианте осуществления, изображенном на Фиг.7Д, вместо модемного интерфейса 264, показанного на Фиг.7Г, может быть использована локальная сеть 268 (ЛС). Помимо выполнения функций описанного выше модемного интерфейса 264, интерфейс 268 ЛС может обеспечивать связь с одним или с большим количеством модулей воспроизведения и/или с устройством 128 управления кинотеатром. Обеспечивают связь интерфейса пользователя с интерфейсом 268 локальной сети (ЛС) и/или с устройством 128 управления кинотеатром, что позволяет пользователю осуществлять дистанционный контроль и управление такими функциями, как создание расписания сеансов, управление и контроль неисправностей в отношении каждого модуля воспроизведения, модуля устройства декодирования или модулей изображения и звуковых модулей. Кроме того, предполагается, что администратор 120 сети может быть включен в состав интерфейса 268 ЛС. Наличие интерфейса 268 ЛС позволяет также осуществлять передачу программ между модулями воспроизведения.

На Фиг.8 показан вариант осуществления с использованием множества дисков УЦД (DVD) 272а, 272b...272n в качестве носителя информации и совокупности устройств 276а, 276b...276n воспроизведения дисков УЦД (DVD) с записью на одной стороне. Воспроизведение посредством совокупности устройств 276а, 276b...276n воспроизведения дисков УЦД (DVD) с записью на одной стороне осуществляют в последовательном режиме с заранее заданной последовательностью путем воспроизведения сохраненной информации на соответствующем диске. Сохраненную информацию подают через коммутатор 280 в буфер 284, например, в буфер 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM), который изображен на Фиг 8. Буфер 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) имеет емкость, достаточную для того, чтобы обеспечить отсутствие перегрузки или недогрузки устройства 144 декодирования и, соответственно, кинопроектора 148 блоками информации. В предпочтительном варианте осуществления буфер 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) имеет емкость, приблизительно, от 100 до 200 мегабайт. Использование буфера 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) особенно важно в том случае, когда считывание дисков УЦД (DVD) 272a, 272b...272n выполняют в последовательном режиме. При считывании дисков УЦД (DVD) в последовательном режиме может возникать задержка длительностью в несколько секунд при переключении от одного диска к другому.

Затем сохраненные данные подают в устройство 144 декодирования через интерфейс 288 волоконно-оптической линии связи. Управление коммутатором 280, буфером 284 и интерфейсом волоконно-оптической линии связи осуществляют посредством центрального процессора 292 модуля воспроизведения.

Воспроизведение посредством совокупности устройств 276а, 276b...276n воспроизведения дисков УЦД (DVD) с записью на одной стороне может быть также выполнено в параллельном режиме, что показано на Фиг.9. В параллельном режиме устройства 276а, 276b...276n воспроизведения дисков УЦД (DVD) с записью на одной стороне осуществляют воспроизведение различных частей сжатой информации, а затем эти части объединяют в единое целое в модуле 140 воспроизведения. Считанные посредством устройств 276а, 276b...276n воспроизведения дисков УЦД (DVD) части сжатой информации подают в средство 296 параллельного считывания/объединения разрозненных данных в виде полос (destriping), которое надлежащим образом упорядочивает части сжатой информации. В предпочтительном варианте осуществления средство 296 объединения разрозненных данных в виде полос представляет собой программный модуль, доступ к которому может быть осуществлен посредством модуля 140 воспроизведения. Как показано на Фиг.9, средство 296 объединения разрозненных данных в виде полос представляет собой программный модуль, доступ к которому осуществляют посредством центрального процессора 292 модуля 140 воспроизведения. Средство 296 объединения разрозненных данных в виде полос может быть резидентным и находиться в центральном процессоре 292. Средство 296 объединения разрозненных данных в виде полос также выполняет функции проверки ошибок для обеспечения безошибочного воспроизведения. Части сжатой информации могут содержать в себе избыточную информацию для тех случаев, когда не может быть выполнено считывание части диска или разрушена какая-либо часть сжатой информации. В этих случаях в средстве 296 объединения разрозненных данных в виде полос может быть использована избыточная информация для восстановления некоторой разрушенной информации. Сохранение избыточной информации и информации об очередности может быть выполнено на отдельном диске УЦД (DVD), считывание которого осуществляют параллельно с другими дисками 272а, 272b...272n, содержащими в себе сжатую информацию.

В варианте осуществления, который является альтернативным по отношению к любому из вариантов осуществления, изображенных на Фиг.8 и 9, вместо совокупности дисков УВД (DVD) с записью на одной стороне может быть использована кассета дисков УЦД (DVD). Функционирование кассеты 300 дисков УЦД (DVD), которая изображена на Фиг.10, аналогично функционированию известных кассет компакт-дисков (CD). В кассету 300 дисков УЦД (DVD) вставляют множество дисков. Средство управления программами, находящееся в запоминающем устройстве 136, модуле 140 воспроизведения или в центральном процессоре 292, обеспечивает надлежащую установку дисков и надлежащую последовательность доступа к ним. Множество дисков подают в одно устройство воспроизведения УВД (DVD). Средство коммутатора 304, подобное тому, которое изображено на Фиг.8, осуществляет управление процессом вставки в устройство воспроизведения УВД (DVD) надлежащего диска УВД (DVD). В варианте осуществления с кассетой дисков УВД (DVD) также может быть реализован либо последовательный, либо параллельный режим воспроизведения.

На Фиг.11 показано функционирование модуля 132 зрительного зала, в котором используют один или большее количество сменных накопителей 308 на жестких дисках (СНЖД). Может оказаться желательным использование более одного СНЖД 308, что обусловлено скоростью, емкостью и удобством. При последовательном считывании данных некоторые СНЖД обладают свойством "упреждающей выборки", при которой выполняют упреждающее определение последующей команды считывания, исходя из предыстории последних команд. Это свойство упреждающей выборки является полезным в том отношении, что уменьшает время, необходимое для считывания с диска той информации, которая расположена последовательно. Однако время, необходимое для считывания с диска информации, которая расположена не последовательно, может возрастать в том случае, если СНЖД получает команду, которая является для него неожиданной. В этом случае присущее СНЖД свойство упреждающей выборки может вызывать переполнение оперативной памяти СНЖД, что приводит к увеличению времени, необходимого для доступа к запрошенной информации. Следовательно, целесообразно иметь более одного СНЖД, поскольку считывание последовательного потока данных, например, видеопрограммы, может быть выполнено быстрее. Кроме того, вариант с возможностью доступа ко второму набору данных, находящемуся на отдельном диске СНЖД, например к звуковым программам, к рекламным кинороликам, к управляющей информации или к рекламным объявлениям, является целесообразным потому, что для доступа к подобной информации на одном СНЖД требуется большее количество времени.

Таким образом, производят считывание сжатой информация с одного или большего количества СНЖД 308 и передачу ее в буфер 284. Буфер 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM), находящийся в модуле

140 воспроизведения, осуществляет прием частей сжатой информации из запоминающего устройства 136 с заранее заданной скоростью передачи. Буфер 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) имеет емкость, достаточную для того, чтобы обеспечить отсутствие перегрузки или недогрузки устройства 144 декодирования и, соответственно, кинопроектора 148 информацией. В предпочтительном варианте осуществления буфер 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) имеет емкость, приблизительно, от 100 до 200 мегабайт. Использование буфера 284 с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) особенно важно потому, что при переключениях от одного накопителя к другому может возникать задержка длительностью несколько секунд.

Части сжатой информации с выхода буфера с оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа (FIFO-RAM) подают в сетевой интерфейс 288, который обеспечивает передачу сжатой информации в устройство 144 декодирования. В предпочтительном варианте осуществления сетевой интерфейс 288 представляет собой волоконно-оптический интерфейс FC-AL.

В альтернативном варианте осуществления, который не изображен на отдельном чертеже, данные с выхода модуля 140 воспроизведения поступают в сеть коммутатора, управление которой осуществляют посредством устройства 128 управления кинотеатром и которая направляет данные в заданное устройство 144 декодирования. Использование сети коммутатора позволяет осуществлять передачу программ из любого заданного модуля 140 воспроизведения в любое заданное устройство 144 декодирования.

При необходимости просмотра программы информацию, представляющую собой программу, извлекают из запоминающего устройства 136 и передают в модуль 132 зрительного зала через устройство 128 управления кинотеатром. Устройство 144 декодирования расшифровывает данные, полученные из запоминающего устройства 136 с использованием засекреченной информации о ключе, которую предоставляют только в уполномоченные кинотеатры, и осуществляет распаковку запомненной информации с использованием алгоритма распаковки, представляющего собой алгоритм, обратный тому алгоритму сжатия, который был использован в генераторе 108 исходных данных. Посредством устройства 144 декодирования выполняют преобразование распакованной видеоинформации в стандартный формат видеосигнала, используемый в проекционной системе (который может являться как аналоговым, так и цифровым форматом), а посредством электронного кинопроектора 148 осуществляют демонстрацию изображения на экране. Также выполняют распаковку звуковой информации и подают ее в звуковую систему 152 зрительного зала для воспроизведения вместе с видеопрограммой.

Блок-схема устройства 144 декодирования также показана на Фиг.11. Устройство 144 декодирования осуществляет обработку сжатой/зашифрованной программы, которая предназначена для визуального проецирования на экран или на некоторую поверхность и для озвучивания с использованием звуковой системы 152. Управление устройством 144 декодирования осуществляют посредством его контроллера 312 или посредством устройства 128 управления кинотеатром, которое содержит в себе, по меньшей мере, одно устройство 316 расформирования пакетов, контроллер или центральный процессор 312, буфер 314, устройство 320 расшифровки/распаковки изображений и устройство 324 расшифровки/распаковки звуковых данных. В буфере может быть осуществлено временное сохранение информации, предназначенной для устройства 316 расформирования пакетов. Все эти устройства могут быть реализованы в виде одной или большего количества совокупностей плат с электронными схемами. Совокупности плат с электронными схемами могут быть размещены в отдельном корпусе, который закрепляют на кинопроекторе 148 или устанавливают рядом с ним. Кроме того, может быть использована интеллектуальная криптографическая карточка 328, обеспечивающая связь с контроллером 312 и/или с устройством 320 расшифровки/распаковки изображений и служащая для передачи и запоминания конкретной информации о криптографическом ключе, предназначенной для конкретного блока.

Устройство 316 расформирования пакетов (распаковки) распознает и разделяет отдельные пакеты управляющих данных, данных об изображении и звуке, которые поступают из модуля 140 воспроизведения, центрального процессора 312 и/или устройства 128 управления кинотеатром. Может быть осуществлена передача пакетов управляющих данных в устройство 128 управления кинотеатром, а передачу пакетов данных об изображении и звуке осуществляют, соответственно, в системы 320 и 324 расшифровки/распаковки изображений и звуковых данных. Операции считывания и записи обычно выполняют импульсным способом. Поэтому для обеспечения равномерного потока данных, идущего из устройства 316 расформирования пакетов непосредственно в проекционную аппаратуру, используют буферные устройства 314 большой емкости.

Устройство 128 управления кинотеатром осуществляет управление конфигурацией, средствами обеспечения защиты данных и функционированием подсистемы 104 кинотеатра, а также текущий контроль за ее состоянием. Эти операции также включают в себя управление внешними интерфейсами, модулями 320 и 324 расшифровки/распаковки изображений и звуковых данных, а также кинопроектором 148 и звуковым модулем 152. Источниками управляющей информации являются модуль 140 воспроизведения, центральный процессор 312, система 128 устройства управления кинотеатром, порт дистанционного управления или входной сигнал, поступающий из средства локального управления, например из пульта управления, находящегося вне кожуха или корпуса модуля 132 зрительного зала. Центральный процессор 312 устройства декодирования также может осуществлять управление электронными ключами, присвоенными каждому модулю 132 зрительного зала. Для расшифровки видеоинформации и звуковой информации, выполняемой перед процессом распаковки, совместно с информацией об электронных криптографических ключах, которая введена в данные об изображении и в звуковые данные, используют заранее заданные электронные криптографические ключи, присвоенные модулю 132 зрительного зала. В предпочтительном варианте осуществления в центральном процессоре 312 устройства декодирования выполняют стандартные микропроцессорные программы, встроенные в программное обеспечение каждого модуля 132 зрительного зала, которые служат в качестве основного функционального или управляющего элемента.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления контроллер 312 устройства декодирования выполняют таким образом, чтобы он мог совместно функционировать или производить обмен определенной информацией с устройством 128 управления кинотеатром таким образом, чтобы обеспечить сохранение предыстории показов, которые происходили в каждом зрительном зале. Затем в заранее выбранные моменты времени может быть осуществлена передача имеющейся информации, которая относится к этой предыстории показов, в концентратор 102 с использованием обратного канала связи или посредством переносного носителя информации.

Устройство 320 расшифровки/распаковки изображений осуществляет прием потока данных об изображении из устройства 316 расформирования пакетов, выполняет расшифровку и восстанавливает исходное изображение для его демонстрации на экране. В результате этой операции обычно получают стандартные аналоговые сигналы в формате RGB (красный-зеленый-синий), которые подают в кинопроектор 148 для цифровой кинематографии. Расшифровку и распаковку, как правило, выполняют в реальном масштабе времени, что позволяет осуществлять воспроизведение материала программы в реальном времени.

В процессе расшифровки используют заранее созданную информацию об электронных криптографических ключах, предназначенных для конкретного устройства и конкретной программы, в совокупности с электронными ключами, содержащимися в потоке данных и служащими для расшифровки видеоинформации. (Описание процесса расшифровки было приведено выше со ссылкой на Фиг.4.) Каждую подсистему 104 кинотеатра снабжают необходимой информацией о криптографических ключах для всех программ, которые авторизованы для показа в каждом модуле 132 зрительного зала.

Для обеспечения санкционированного показа конкретных программ в конкретных демонстрационных системах, которым предоставлено это право, используют средство многоуровневого распределения криптографических ключей. Это средство многоуровневого распределения криптографических ключей обычно использует отдельные значения электронных ключей, предназначенных для каждого конкретного устройства 128 управления кинотеатром, которому предоставлено право показа, для каждой конкретной видеопрограммы и/или звуковой программы, и/или используют изменяющуюся с течением времени последовательность криптографических ключей, содержащихся в видеопрограмме и/или в звуковой программе. Каждый модуль 132 зрительного зала запрограммирован посредством электронного ключа, "предназначенного для конкретного зрительного зала", который обычно имеет длину 56 бит или более.

Эта операция программирования может быть осуществлена посредством нескольких способов передачи и отображения информации о ключе, обеспечивающих возможность ее использования. Например, для передачи криптографической информации из средства 124 управления условным доступом по каналу связи может быть использован вышеописанный обратный канал связи. В качестве альтернативного варианта может быть использована технология с использованием интеллектуальной карточки, например интеллектуальной карточки 328, заранее запрограммированных плат флэш-памяти и других известных портативных запоминающих устройств.

Интеллектуальная карточка 328 может быть, например, выполнена таким образом, что после загрузки этого значения в плату оно не может быть считано из памяти интеллектуальной карточки. Для предотвращения возможности незаконного использования этой информации о ключе и обнаружения попыток незаконного ее использования или получения ее неавторизованными для этого субъектами используют физические и электронные средства обеспечения защиты данных. Сохранение ключа осуществляют таким способом, чтобы можно было выполнить его стирание в случае обнаружения попыток незаконного его использования. Электронные схемы интеллектуальной карточки содержат в себе микропроцессорное ядро, в состав которого входит реализованный посредством программы алгоритм шифрования, который обычно представляет собой стандарт шифрования данных (СШД) (DES). Интеллектуальная карточка может обеспечивать ввод подаваемых в нее значений, шифрование (или расшифровку) этих значений с использованием имеющегося в карте алгоритма СШД и заранее сохраненного ключа, предназначенного для конкретного зрительного зала, и осуществлять вывод результата. В альтернативном варианте интеллектуальная карточка 328 может быть использована просто для передачи зашифрованной информации об электронных ключах в электронные схемы, находящиеся в подсистеме 104 кинотеатра, посредством которых выполняют обработку этой информации о ключе для ее использования в процессах расшифровки данных об изображении и звуковых данных.

Динамическую распаковку изображений из потоков данных о видеопрограмме выполняют посредством алгоритма обратного ДКПАИРБ (дискретного косинусного преобразования с адаптивно изменяемым размером блоков) или посредством иного процесса распаковки изображений, который является симметричным по отношению к процессу сжатия изображений, который был использован в устройстве 112 сжатия/шифрования, входящем в состав центрального концентратора. Если процесс сжатия изображений основан на алгоритме ДКПАИРБ, то процесс распаковки содержит в себе следующие операции: выполняют декодирование с использованием кода переменной длины, выполняют операцию, обратную умножению на весовой коэффициент, зависящий от частоты, выполняют обратное дифференциальное преобразование с использованием дерева квадрантов, выполняют ОДКП (обратное дискретное косинусное преобразование) (IDCT) и выполняют обращенное перемежение уплотненных блоков ДКП. Элементы обработки, которые используют для распаковки, могут быть реализованы в виде предназначенных для выполнения этой функции специализированных аппаратных средств, например посредством специализированной интегральной микросхемы (ASIC) либо посредством одной или большего количества совокупностей плат с электронными схемами. В альтернативном варианте устройства обработки для выполнения распаковки могут быть реализованы посредством стандартных устройств или обычных аппаратных средств, в том числе, посредством множества устройств цифровой обработки сигналов, программируемых электронных устройств или компьютеров, управление функционированием которых осуществляют посредством специально предназначенного для этих задач программного обеспечения или посредством программно-аппаратных средств. Может быть реализован вариант с использованием множества специализированных интегральных микросхем (ASICs), обеспечивающий параллельную обработку видеоинформации и поддержание высоких скоростей передачи данных об изображении.

Осуществляют цифроаналоговое преобразование распакованных данных об изображении и вывод аналоговых сигналов в кинопроектор 148. В альтернативном варианте для передачи распакованных цифровых данных об изображении в кинопроектор 148 может быть применен цифровой интерфейс, что устраняет необходимость в использовании процесса цифроаналогового преобразования.

Устройство 324 расшифровки/распаковки звуковых данных осуществляет прием потока звуковых данных из устройства 316 расформирования пакетов, расшифровку и восстановление исходных звуковых данных для их воспроизведения посредством громкоговорителей в кинотеатре или посредством звуковой системы 152. В результате выполнения этой операции получают звуковые сигналы со стандартным линейным уровнем сигнала, которые подают в звуковую систему 152.

Подобно устройству 320 расшифровки/распаковки изображений устройство 324 расшифровки/распаковки звуковых данных выполняет операцию, обратную той, которую выполняют посредством устройства 192 сжатия звукового сигнала и устройства 196 шифрования звукового сигнала, находящихся в концентраторе 102. Устройство 324 расшифровки осуществляет расшифровку звуковой информации посредством использования электронных ключей из криптографической интеллектуальной карточки 328 в совокупности с электронными ключами, встроенными в поток данных. Затем выполняют распаковку расшифрованных звуковых данных.

Распаковку звуковых данных осуществляют посредством алгоритма, который является симметричным по отношению к тому алгоритму, который был использован в центральном концентраторе 102 для сжатия звукового сигнала. Распаковку выполняют также и в случае наличия множества звуковых каналов. Количество звуковых каналов зависит от конструкции многоканальной звуковой системы конкретного зрительного зала или системы воспроизведения. Для обеспечения создания фонограммы с расширенными возможностями, например для создания дорожек звукового канала на многих языках и дорожек со звуковыми вставками, облегчающими восприятие для зрителей с нарушениями зрения, может быть осуществлена передача дополнительных звуковых каналов из центрального концентратора 102. Система может также обеспечивать создание синхронизированных с видеопрограммами дополнительных дорожек с записью данных, например дорожек с записью мультимедийных спецэффектов, субтитров и специальных дорожек с визуальными вставками, облегчающих восприятие для зрителей с нарушениями слуха.

Как было описано выше, дорожки с записью звука и данных могут быть синхронизированными во времени с видеопрограммами либо их воспроизведение может быть осуществлено асинхронным способом без непосредственной синхронизации во времени. Видеопрограммы могут состоять из одиночных кадров (то есть, из неподвижных изображений), из последовательности одиночных кадров, представляющих собой неподвижные изображения, либо из последовательностей движущихся изображений, имеющих большую или малую продолжительность.

При необходимости звуковые каналы подают в устройство задержки звукового сигнала, которое вводит необходимую задержку для обеспечения синхронизации звукового сигнала с соответствующим кадром изображения. Затем выполняют цифроаналоговое преобразование для каждого канала, в результате которого получают выходные сигналы, известные как "линейные сигналы", которые подают в звуковую систему 152. То есть, из цифровых данных создают аналоговые сигналы с требуемым уровнем или форматом, посредством которых приводят в действие соответствующую звуковую систему. Для полученных на выходе линейных звуковых сигналов обычно используют стандартные соединители типа XLR или AES/EBU, имеющиеся в звуковых системах большинства кинотеатров.

Отображение программы на экране в электронном виде осуществляют посредством кинопроектора 148. Кинопроектор, обеспечивающий высококачественное изображение, осуществляют на основе новейшей техники, например посредством способов обработки оптической или видеоинформации с использованием световых затворов на жидких кристаллах (СКЖК) (LCLV). Кинопроектор 148 получает сигнал изображения, поступающий из устройства 320 расшифровки/распаковки изображений, который обычно представляет собой видеосигнал стандартного формата RGB (красный-зеленый-синий). Передачу информации для управления кинопроектором 148 и контроля за его состоянием обычно осуществляют из контроллера 312 через цифровой последовательный интерфейс.

И опять со ссылкой на Фиг.11, корпус 144 устройства декодирования включает в себя интерфейс 288 волоконно-оптического канала связи, устройство 316 расформирования пакетов, контроллер устройства декодирования или центральный процессор 312, устройство 320 расшифровки/распаковки изображений, устройство 324 расшифровки/распаковки звуковых данных и криптографическую интеллектуальную карточку 328. Корпус 144 устройства декодирования представляет собой отдельный защищенный автономный корпус, который также содержит в себе интерфейс интеллектуальной карточки 328, предназначенной для шифрования, внутренний источник питания и/или стабилизатор, охлаждающие вентиляторы (при необходимости), пульт локального управления и внешние интерфейсы. В качестве пульта местного управления может быть использовано любое из различных известных устройств ввода данных, например плоский пульт управления с мембранными переключателями и встроенными светодиодными индикаторами. Пульт местного управления обычно использует или же он образует собой часть дверцы на шарнире, который обеспечивает доступ внутрь корпуса для проведения технического обслуживания или ремонта. Эта дверца имеет надежный запор, который предотвращает возможность несанкционированного проникновения, кражи или незаконного использования системы. При инсталляции системы интеллектуальную карточку 328, содержащую в себе информацию о ключе шифрования (о ключе, предназначенном для конкретного зрительного зала), помещают внутрь корпуса 144 устройства декодирования и закрепляют на задней стороне запираемой передней панели. Доступ к щели для вставки криптографической интеллектуальной карточки может быть осуществлен только изнутри запираемой лицевой панели. Защиту соединений, расположенных внутри корпуса 144 устройства декодирования и предназначенных для передачи сигнала в формате RGB с выхода устройства 320 расшифровки/распаковки изображений в кинопроектор 148, обеспечивают таким способом, который предотвращает возможность доступа к сигналам в формате RGB тогда, когда корпус 144 устройства декодирования прикреплен к корпусу кинопроектора. Для предотвращения возможности функционирования устройства 144 декодирования при его неправильной установке в кинопроектор 148 используют средства защитной блокировки.

Звуковая система 152 осуществляет воспроизведение звуковой части программы через громкоговорители, имеющиеся в кинотеатре. В предпочтительном варианте осуществления звуковая система 152 осуществляет прием вплоть до 12-ти каналов звуковых сигналов стандартного формата как в цифровом, так и в аналоговом формате, поступающих из устройства 324 расшифровки/распаковки звуковых данных.

В другом варианте осуществления модуль 140 воспроизведения и устройство 144 декодирования объединяют в один блок 332 устройства декодирования-воспроизведения. Объединение модуля 140 воспроизведения и модуля 148 устройства декодирования приводит к снижению стоимости и уменьшению времени доступа, поскольку для выполнения функций как модуля 140 воспроизведения, так и устройства 144 декодирования необходим всего лишь один центральный процессор (292 или 312). Для объединенного модуля 140 воспроизведения и устройства 144 декодирования также отсутствует необходимость в использовании интерфейса 288 волоконно-оптического канала связи.

В том случае, когда желательно осуществлять просмотр во множестве помещений, информацию в любом запоминающем устройстве 136 компонуют таким образом, чтобы передачу сжатой информации, представляющей собой одну и ту же видеопрограмму, в различные зрительные залы можно было осуществить с заранее заданными программируемыми относительными сдвигами во времени или задержками. В том случае, когда демонстрацию одной и той же видеопрограммы в выбранном множестве зрительных залов желательно производить, по существу, одновременно, эти заранее заданные программируемые сдвиги во времени выполняют, по существу, равными нулю или очень малыми. В других случаях величина этих сдвигов, зависящая от конфигурации запоминающего устройства и его емкости, может быть задана произвольным образом в диапазоне от нескольких минут до нескольких часов, что обеспечивает возможность создания очень гибкого расписания сеансов. Это позволяет обеспечить в комплексе кинотеатров более полное удовлетворение потребностей рынка в отношении зрелищных мероприятий, например при премьерном показе кинофильмов.

На Фиг.13 показан другой вариант осуществления изобретения. Интерфейс 344 пользователя позволяет осуществлять прямое управление устройством 144 декодирования, а также кинопроектором 148 и звуковой системой 152. ГЖД (группа жестких дисков) 348 содержит в себе магнитные носители информации, например, совокупность накопителей на жестких дисках, в которых осуществляют запоминание зашифрованной/сжатой закодированной информации, предназначенной для воспроизведения в определенных зрительных залах в течение отрезков времени, предусмотренных расписанием сеансов. ГЖД 348 выполняют наращиваемым для обеспечения рационального удовлетворения потребностей в наличии достаточного объема памяти для каждого кинотеатра. Кроме того, каждая ГЖД 348 содержит в себе встроенные средства резервирования для предотвращения потерь сохраненной информации о программе в случае неисправности запоминающего устройства. Каждая ГЖД 348 может быть выполнена, например, в виде системы, смонтированной в стойке, с возможностью ее расширения для обеспечения удовлетворения изменяющихся потребностей в наличии достаточного объема памяти для системы каждого кинотеатра. Использование ГЖД 348 позволяет оперативно направлять демонстрируемые программы на различные экраны, имеющиеся в комплексе кинотеатров, посредством устройства 128 управления кинотеатром, и составлять расписание программ, демонстрируемых перед показом полнометражных кинофильмов. Это осуществляют очень гибким способом, который является удобным для обеспечения быстрого ответа на изменяющиеся запросы или потребности рынка.

В предпочтительном варианте осуществления каждая ГЖД 348 выполняют таким образом, чтобы ее емкость памяти была равна той, которая необходима для сохранения программ, предназначенных для соответствующего ей зрительного зала. Таким образом, на одном и том же экране в один и тот же день можно осуществлять демонстрацию более одного полнометражного фильма (программы из двух полнометражных фильмов). Кроме того, наличие надлежащей емкости памяти обеспечивает возможность запоминания будущих программ до даты их санкционированного показа при одновременном хранении программ, "разрешенных для показа" в текущий момент времени. Такой объем памяти позволяет осуществлять передачу программ, для которых предполагают получить разрешение на право их будущего показа, за несколько часов, дней или недель до того момента времени, когда будет получено разрешение на право их воспроизведения, а также производить демонстрацию таких программ без нарушения возможности воспроизведения и демонстрации программ, разрешенных для показа в текущий момент времени. Было подсчитано, что с точки зрения емкости памяти для цифровых данных при подобной компоновке необходима емкость памяти порядка 120 гигабайт для каждого зрительного зала. Подобная емкость памяти предполагает использование существующей в настоящее время техники сжатия и обработки изображений, в которой могут произойти перемены, что позволит в ближайшем будущем снизить эти требования.

Для каждой программы, загруженной в ГЖД 348, осуществляют динамическое распределение памяти на диске. Эта концепция действует для больших кинотеатров с множеством экранов, поскольку длинные и короткие программы компонуют таким образом, чтобы их продолжительность была приблизительно равна номинальной продолжительности, которая обычно составляет, приблизительно, два часа. Для однозальных кинотеатров емкость памяти, в принципе, должна быть такой, чтобы она была достаточной для запоминания наиболее длинных программ.

ГЖД 348 также выполняют имеющей такую конфигурацию или имеющей возможность такой перестройки конфигурации, чтобы она могла функционировать в режиме "с наличием полос" ("striping"), в котором полученная информация имеет структуру в виде полос, проходящих вдоль всего массива, а ее временное запоминание осуществляют в ОЗУ (оперативном запоминающем устройстве) буфера 349. То есть, при выполнении операции сохранения принятые данные, которые предназначены для сохранения, направляют по частям в различные накопители. Часть входных данных перемещают в один накопитель, а следующую часть перемещают в следующий накопитель, и так далее. По истечении времени ожидания, достаточного для того, чтобы накопитель смог выполнить запись данных, может быть снова запланировано получение входных данных этим накопителем. Поэтому, принятые данные являются разделенными на составные элементы или сегменты меньшего размера, сохранение каждого из которых в каждом отдельном накопителе осуществляют с максимально допустимой для этого накопителя из отдельных накопителей (или высокой) скоростью за счет буферизации на входе или за счет объема памяти, имеющегося во входном канале накопителя. Это позволяет осуществлять, по существу, параллельный ввод данных в устройства, обладающие более медленной скоростью передачи, и, следовательно, обеспечивать очень высокую скорость передачи. Этот тип сохранения также обеспечивает избыточность защиты от ошибок.

При сохранении данных в накопителях или в других запоминающих устройствах используют информацию о четности, которая позволяет восстанавливать программу после ее извлечения. То есть, предусмотрено наличие средства, посредством которого вновь осуществляют соединение частей программы между собой во время ее извлечения или демонстрации.

В предпочтительном варианте осуществления каждая ГЖД 348 выполняется на основе структуры массива с использованием избыточного массива недорогих устройств (RAID), обладающего способностью восстановления всего файла данных в случае неисправности какого-либо дисковода в массиве. ГЖД 348 создает индикаторы состояния и предупреждающие индикаторы, способствующие поиску и устранению неисправностей или локализации неисправностей. В этом варианте исполнения могут быть реализованы дистанционный контроль состояния, дистанционное управление и дистанционная диагностика.

На Фиг.12 изображено устройство 128 управления кинотеатром. Устройство 128 управления кинотеатром обеспечивает контроль и оперативное управление функционированием всей демонстрационной подсистемы или подсистемы 104 кинотеатра, либо одного или более модулей 132 зрительного зала, имеющихся в комплексе кинотеатров. Устройство 128 управления кинотеатром также может включать в себя средство управления программами или средство создания наборов программ из одной или большего количества отдельных принятых видеопрограмм и звуковых программ, которые запланированы для демонстрации посредством системы зрительного зала в течение разрешенного промежутка времени.

Устройство 128 управления кинотеатром содержит в себе процессор 336 устройства управления кинотеатром и может содержать в себе, но не обязательно, по меньшей мере, один модем 340 или другое устройство, обеспечивающее сопряжение с обратным каналом связи для передачи сообщений обратно в центральный концентратор 102. Устройство 128 управления кинотеатром может содержать в себе устройство визуального отображения, например видеоконтрольное устройство, и устройство интерфейса пользователя, например клавиатуру, которые могут находиться в офисе администратора комплекса кинотеатров, в билетной кассе или в любом другом надлежащем месте, которое удобно для управления кинотеатром.

Процессор 336 устройства управления кинотеатром обычно представляет собой стандартный компьютер, пригодный для деловых целей или для выполнения торговых операций. Со ссылкой на Фиг.12 и на Фиг.2, процессор 336 устройства управления кинотеатром поддерживает связь с администратором 120 сети и со средством 124 управления условным доступом. В предпочтительном варианте осуществления используют модем 340, обеспечивающий связь с центральным концентратором 102. Модем 340 обычно представляет собой стандартный телефонный модем, который входит в состав процессора или соединен с ним и подключен к стандартной двухпроводной телефонной линии, что обеспечивает возможность передачи данных назад в центральный концентратор 102. В альтернативных вариантах осуществления обмен данными между процессором 336 устройства управления кинотеатром и центральным концентратором 102 может быть выполнен посредством использования других способов связи с низкой скоростью передачи данных, например, посредством сети Интернет, частных или общедоступных сетей передачи данных, систем беспроводной или спутниковой связи. Для этих альтернативных вариантов осуществления модем 340 выполняют имеющим такую конфигурацию, которая обеспечивает наличие надлежащей структуры интерфейса.

И вновь со ссылкой на Фиг.2, устройство 128 управления кинотеатром обеспечивает возможность связи каждого модуля 132 зрительного зала с каждым запоминающим устройством 136. Интерфейс модуля управления кинотеатром может содержать в себе буферную память, позволяющую осуществлять высокоскоростную передачу пакетов данных с информацией из устройства 136 запоминания для кинотеатра посредством интерфейса 126 устройства управления кинотеатром и их обработку с более низкими скоростями посредством других устройств, входящих в состав модуля 132 зрительного зала.

Информация, обмен которой осуществляют между устройством 128 управления кинотеатром и администратором 120 сети и/или средством 124 управления условным доступом, содержит в себе запросы на повторную передачу тех частей информации, принятых подсистемой 104 кинотеатра, которые содержат в себе неисправимые ошибки в битах, управляющую и контрольную информацию, сообщения о выполнении операций и о неисправностях, а также информацию о криптографических ключах. Может быть осуществлена криптографическая защита передаваемых сообщений для обеспечения защиты от перехвата и/или для проверки и подтверждения их подлинности.

Устройство 128 управления кинотеатром может быть выполнено таким образом, чтобы обеспечить полностью автоматизированное функционирование системы воспроизведения, в том числе, управление функциями воспроизведения/показа, защиты данных и управления сетью. Устройство 128 управления кинотеатром также может осуществлять управление такими второстепенными функциями кинотеатра, как предварительный заказ и продажа билетов, предоставление скидок и меры по охране окружающей среды. В альтернативном варианте в качестве дополнительного средства управления некоторыми из операций кинотеатра может быть использовано ручное вмешательство. Устройство управления кинотеатром 128 может также взаимодействовать с некоторыми существующими системами автоматизации управления, которые имеются в комплексе кинотеатра, для управления этими функциями или их корректировки. Вариант используемой системы зависит от известного на данный момент уровня техники и потребностей конкретного кинотеатра.

Посредством управления, осуществляемого с использованием либо устройства 128 управления кинотеатром, либо администратора 120 сети, настоящее изобретение, в общем

случае, обеспечивает возможность одновременного воспроизведения и демонстрации записанных программ на множестве кинопроекторов. Кроме того, при наличии управления, осуществляемого посредством устройства 128 управления кинотеатром или администратора 120 сети, процедуру предоставления полномочий на многократное воспроизведение программы можно выполнять часто, хотя прием программы посредством подсистемы кинотеатра 104 необходимо выполнить только один раз. Средство управления обеспечением защиты данных может осуществлять управление периодом времени, в течение которого разрешена демонстрация каждой программы, и/или количеством разрешенных актов воспроизведения.

Средство автоматизированного сохранения и демонстрации программ обеспечивают путем автоматизированного управления устройством 128 управления кинотеатром, которое осуществляют посредством модуля 120 администратора сети. Кроме того, существует возможность управления некоторыми заранее заданными сетевыми операциями из места, удаленного от центрального устройства, которое осуществляют посредством управляющего устройства. Например, для телевизионной или киностудии может быть осуществлена автоматизация процесса распространения кинофильмов или других материалов, предназначенных для показа, и управление им из центрального помещения, например из помещения студии, а также обеспечена возможность почти немедленного внесения изменений в материалы, предназначенные для показа, с учетом быстро изменяющихся потребностей рынка или реакции на произведенные показы, либо по другой понятной в данной области техники причине.

Со ссылкой вновь на Фиг.2, связь подсистемы 104 кинотеатра с модулем 132 зрительного зала может быть осуществлена посредством использования сети 126 интерфейса кинотеатра. Сеть 126 интерфейса кинотеатра содержит в себе локальную сеть (электронную или оптическую), которая обеспечивает локальную маршрутизацию программ в подсистеме 104 кинотеатра. Программы сохраняют в каждом запоминающем устройстве 136 и направляют их через сеть 126 интерфейса кинотеатра в одну или большее количество систем 132 зрительного зала, входящих в состав подсистемы 104 кинотеатра. Сеть 126 интерфейса кинотеатра может быть реализована с использованием любой из множества стандартных архитектур локальной сети, которые обеспечивают адекватные скорости передачи данных, связность узлов в сети и надежность, например, посредством кольцевых сетей с арбитражной логикой, коммутируемых сетей или сетей с наличием концентраторов.

И опять со ссылкой на Фиг.2, каждое запоминающее устройство 136 обеспечивает локальное сохранение материала программы, разрешенного к воспроизведению и демонстрации. В одном из вариантов осуществления система хранения информации имеется в системе каждого кинотеатра. Устройство сохранения 136 для кинотеатра позволяет создавать посредством подсистемы 104 кинотеатра зрелищные мероприятия в одном или в большем количестве зрительных залов, совместное проведение которых может быть осуществлено одновременно в нескольких зрительных залах.

В зависимости от емкости памяти в устройстве 136 сохранения для кинотеатра может быть осуществлено сохранение одновременно нескольких программ. Устройство 136 сохранения для кинотеатра может быть подключено посредством локальной сети таким способом, который обеспечивает возможность воспроизведения и демонстрации любой программы посредством любой системы воспроизведения (то есть, кинопроектора), которой представлено это право. К тому же, может быть осуществлено одновременное воспроизведение одной и той же программы посредством двух или большего количества систем воспроизведения.

Итак, предложены устройство и способ кодирования, сжатия, шифрования и запоминания изображений и/или звуковой информации. Помимо других отличительных признаков и преимуществ устройство и способ позволяют составлять гибкое расписание сеансов показа художественных кинофильмов и рекламных объявлений, объединять звуковые сигналы с сигналами, представляющими собой изображения, и легко осуществлять меры обеспечения защиты данных.

Изложенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления приведено для того, чтобы любой специалист в данной области техники мог реализовать или использовать настоящее изобретение. Для специалистов в данной области техники очевидна возможность различных видоизменений этих вариантов осуществления, а изложенные здесь общие принципы могут быть использованы в других вариантах осуществления без необходимости создания новых изобретений. Таким образом, в настоящем изобретении подразумевают, что оно не ограниченно продемонстрированными здесь вариантами осуществления, а имеет самый широкий объем патентных притязаний, соответствующий раскрытым здесь принципам и признакам новизны.

Изобретение относится к области телевидения и может быть использовано, в частности, для кодирования, расшифровки, сжатия, шифрования, сохранения, распаковки, расшифровки и управляемого воспроизведения электронных аудиовизуальных программ, осуществляемых с центрального устройства посредством множества кинопроекторов или систем воспроизведения. Технический результат - повышение скорости передачи данных. Для этого генератор исходных данных выполнен таким образом, что осуществляет преобразование сигналов в цифровую видеоинформацию. Устройство сжатия выполнено таким образом, что осуществляет прием цифровой видеоинформации, поступающей из генератора исходных данных, и сжатие цифровых изображений. Устройство шифрования выполнено таким образом, что осуществляет прием сжатой цифровой видеоинформации, поступающей из устройства сжатия, и шифрование сжатой цифровой видеоинформации. Запоминающее устройство выполнено таким образом, что осуществляет после этого сохранение зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации на носителе информации. 3 н. и 87 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство кодирования и сохранения сигналов, представляющих видеоинформацию и звуковую информацию, на множестве носителей информации, в котором устройство содержит в себе генератор исходных данных, выполненный таким образом, что осуществляет преобразование сигналов в цифровую видеоинформацию и звуковую информацию, устройство сжатия, выполненное таким образом, что осуществляет прием цифровой видеоинформации и цифровой звуковой информации, поступающих из генератора исходных данных, и сжатие цифровой видеоинформации и цифровой звуковой информации, устройство шифрования, выполненное таким образом, что осуществляет прием сжатой цифровой видеоинформации и сжатой цифровой звуковой информации, поступающей из устройства сжатия, и шифрование сжатой цифровой видеоинформации и сжатой цифровой звуковой информации, средство разделения зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации и зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации на множество фрагментов и запоминающее устройство, выполненное таким образом, что осуществляет прием фрагментов зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации и зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации, и дистрибутивное сохранение фрагментов зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации и зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации на множестве носителей информации.2. Устройство по п.1, в котором сохранение фрагментов видеоинформации и звуковой информации выполняют раздельно и независимо друг от друга.3. Устройство по п.1, в котором в устройстве сжатия используют способ сжатия посредством дискретного косинусного преобразования с адаптивно изменяемым размером блоков.4. Устройство по п.1, в котором устройство сжатия выполнено таким образом, что осуществляет сжатие цифровой звуковой информации с переменной скоростью.5. Устройство по п.1, в котором зашифрованная сжатая цифровая видеоинформация представляет собой, по меньшей мере, одну видеопрограмму, причем зашифрованная сжатая цифровая звуковая информация представляет собой, по меньшей мере, одну звуковую программу и дополнительно содержит в себе идентификатор, при этом устройство сжатия выполнено таким образом, что обеспечивает посредством идентификатора связь одной или большего количества звуковых программ с, по меньшей мере, одной видеопрограммой.6. Устройство по п.5, в котором генератор исходных данных дополнительно содержит в себе устройство формирования пакетов из данных программы, причем устройство формирования программных пакетов выполнено с возможностью упорядочения видеоинформации или звуковой информации в распознаваемые группы для сохранения ее на носителе информации.7. Устройство по п.1, в котором генератор исходных данных дополнительно содержит в себе телекинопроекционное устройство.8. Устройство по п.1, в котором генератор исходных данных дополнительно содержит в себе компьютерную рабочую станцию.9. Устройство по п.1, в котором устройство шифрования дополнительно содержит в себе криптографический ключ, причем сохранение криптографического ключа осуществляют на носителе информации о ключе, а криптографический ключ необходим для расшифровки видеоинформации и звуковой информации.10. Устройство по п.9, в котором носителем информации о ключе является интеллектуальная карточка.11. Устройство по п.9, в котором носителем информации о ключе является магнитный диск.12. Устройство по п.9, в котором осуществляют передачу криптографического ключа.13. Устройство по п.9, дополнительно содержащее в себе средство, указывающее промежуток времени, в течение которого информация о криптографическом ключе является достоверной, и обеспечивающее возможность использования информации о криптографическом ключе только в течение этого промежутка времени.14. Устройство по п.13, в котором криптографический ключ выполнен таким образом, что по истечении этого промежутка времени осуществляют его перезапись с носителя информации о ключе.15. Устройство по п.1, в котором устройство шифрования дополнительно содержит в себе, по меньшей мере, один водяной знак, причем водяной знак является незаметным для восприятия при демонстрации распакованной видеоинформации или звуковой информации с заранее заданной обычной скоростью передачи, но может быть обнаружен при демонстрации указанной видеоинформации или звуковой информации со скоростью, существенно отличающейся от указанной обычной скорости.16. Устройство по п.15, в котором посредством водяного знака указана информация о времени и месте проведения демонстрации, которая связана с видеоинформацией или звуковой информацией.17. Устройство по п.1, дополнительно содержащее в себе администратор сети, причем администратор сети выполнен с возможностью передачи управляющей информации в генератор исходных данных, в устройство сжатия, в устройство шифрования и в запоминающее устройство и прием из этих устройств информации об их состоянии.18. Устройство по п.1, в котором устройство выполнено таким образом, что устанавливает канал связи, причем канал связи выполнен таким образом, что посредством него может быть осуществлена передача и прием информации извне устройства.19. Устройство по п.18, в котором информация содержит в себе управляющую информацию и информацию о состоянии.20. Устройство по п.18, в котором информация содержит в себе обновления для видеоинформации и звуковой информации.21. Устройство по п.18, в котором канал связи содержит в себе канал передачи данных по выделенной телефонной линии.22. Устройство по п.18, в котором канал связи содержит в себе канал передачи данных по коммутируемой телефонной линии.23. Устройство по п.18, в котором канал связи содержит в себе канал пакетной передачи данных.24. Устройство по п.18, в котором канал связи содержит в себе канал связи через сеть Интернет.25. Устройство по п.18, в котором канал связи содержит в себе беспроводной канал передачи данных.26. Устройство по п.18, в котором указанный канал связи содержит в себе спутниковый канал передачи данных.27. Устройство по п.1, в котором носитель информации содержит в себе, по меньшей мере, один оптический носитель информации.28. Устройство по п.27, в котором носитель информации содержит в себе множество оптических носителей информации и в котором сохранение видеоинформации и звуковой информации на множестве оптических носителей информации осуществляют не-последовательно.29. Устройство по п.27, в котором сохранение звуковой информации осуществляют на ином оптическом носителе информации, чем видеоинформации.30. Устройство по п.27, дополнительно содержащее в себе закодированные сигналы, посредством которых отображают рекламную информацию, и в котором сохранение закодированных сигналов, посредством которых отображают рекламную информацию, осуществляют на ином оптическом носителе информации, чем видеоинформации и звуковой информации.31. Устройство по п.27, в котором носитель информации содержит в себе, по меньшей мере, один универсальный цифровой диск (DVD).32. Устройство по п.1, в котором носитель информации содержит в себе, по меньшей мере, один магнитный носитель информации.33. Устройство по п.32, в котором носитель информации представляет собой множество магнитных носителей информации и в котором сохранение видеоинформации и звуковой информации на множестве магнитных носителей информации осуществляют не последовательно.34. Устройство по п.32, в котором сохранение звуковой информации осуществляют на ином магнитном носителе информации, чем видеоинформации.35. Устройство по п.32, дополнительно содержащее в себе закодированные сигналы, представляющие рекламную информацию, и в котором сохранение закодированных сигналов, представляющих рекламную информацию, осуществляют на ином магнитном носителе информации, чем видеоинформации и звуковой информации.36. Устройство по п.32, в котором носитель информации содержит в себе, по меньшей мере, один сменный накопитель на жестких дисках.37. Устройство по п.32, в котором носитель информации содержит в себе, по меньшей мере, один модуль ГЖД (группа жестких дисков), в котором модуль ГЖД содержит в себе, по меньшей мере, один запоминающий элемент.38. Устройство по п.1, в котором запоминающее устройство содержит в себе средство использования информации об идентификаторе для обеспечения связи различных заранее выбранных частей видеоинформации или звуковой информации с различными носителями информации при сохранении.39. Устройство по п.1, в котором устройство сохранения для кинотеатра дополнительно содержит в себе средство разделения и дублирования информации, которое обеспечивает возможность доступа к сохраненных фрагментам видеоинформации и звуковой информации с требуемой скоростью передачи данных и создает избыточность для защиты от ошибок.40. Устройство по п.1, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один интерфейс локальной сети, которым обеспечена связь, по меньшей мере, генератора исходных данных, устройства сжатия, устройства шифрования и запоминающего устройства между собой посредством, по меньшей мере, одного интерфейса локальной сети.41. Устройство по п.40, в котором интерфейс сети содержит в себе сеть стандарта Ethernet.42. Устройство по п.1, в котором видеоинформация представлена в виде видеопрограмм, причем видеопрограммы выполнены в виде либо одиночного неподвижного кадра, либо в виде последовательности кадров, демонстрацию которых осуществляют как кинофильмов различной продолжительности.43. Устройство по п.1, дополнительно содержащее в себе средство архивирования сохраненной видеоинформации и звуковой информации.44. Устройство по п.1, в котором генератор исходных данных дополнительно содержит в себе дорожку вставки, причем дорожку вставки выполняют таким образом, что посредством ее обозначают ту конкретную часть программы, с которой может быть связана информация.45. Устройство кодирования и сохранения сигналов, представляющих видеоинформацию и звуковую информацию, на множестве носителей информации, в котором устройство содержит в себе генератор исходных данных, выполненный таким образом, что осуществляет преобразование сигналов в цифровую видеоинформацию и цифровую звуковую информацию, устройство сжатия, выполненное таким образом, что осуществляет прием цифровой видеоинформации и цифровой звуковой информации, поступающей из генератора исходных данных, и сжатие цифровой видеоинформации и цифровой звуковой информации, причем в устройстве сжатия используют способ сжатия посредством дискретного косинусного преобразования с адаптивно изменяемым размером блоков, устройство шифрования, выполненное таким образом, что осуществляет прием сжатой цифровой видеоинформации и сжатой цифровой звуковой информации, поступающей из устройства сжатия, и шифрование сжатой цифровой видеоинформации и сжатой цифровой звуковой информации, и запоминающее устройство, выполненное таким образом, что осуществляет прием зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации и зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации, поступающей из устройства сжатия, и дистрибутивное сохранение зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации на множестве носителей информации в виде видеопрограммы и дистрибутивное сохранение зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации на другом множестве носителей информации в виде звуковой программы.46. Устройство по п.45, в котором носитель информации представляет собой, по меньшей мере, один модуль ГЖД, причем каждый модуль ГЖД содержит в себе, по меньшей мере, один запоминающий элемент, и в котором сохранение видеоинформации и звуковой информации в запоминающих элементах каждого модуля ГЖД осуществляют непоследовательно.47. Устройство по п.45, дополнительно содержащее в себе закодированные сигналы, представляющие рекламную информацию, и в котором сохранение закодированных сигналов, представляющих рекламную информацию, осуществляют в ином запоминающем элементе, чем видеоинформации и звуковой информации.48. Способ кодирования и сохранения сигналов, представляющих видеоинформацию и звуковую информацию, на носителе информации, в котором способ содержит в себе следующие операции:

выполняют преобразование сигналов в цифровую видеоинформацию и звуковую информацию,

выполняют сжатие цифровой видеоинформации и цифровой звуковой информации,

выполняют шифрование сжатой цифровой видеоинформации и сжатой цифровой звуковой информации,

выполняют разделение зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации и зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации на множество фрагментов и

выполняют дистрибутивное сохранение фрагментов зашифрованной сжатой цифровой видеоинформации и зашифрованной сжатой цифровой звуковой информации на множестве носителей информации.