基思·莫里斯，intoPIX 市场和销售经理 ，但同时是著名BKSTS成员也许更了解他以前在巴可公司从事的数字影院工作，解释了向最重要的"DCI合规性"迈进将如何影响数字影院业务中的所有人。
原文发表于:数字投影培训 - 2006年6月
如今，在数字影院的抛光表面上，在令人惊叹的演示文稿、数字银幕安装数量不断增加的声明和ShoWest的新产品介绍背后，你很快就会发现另一个现实--"DCI "以及 "互操作性 "和 "合规性 "的语言。自从2005年7月发布数字影院倡议（DCI）建议文件（1）--现在定义了 "数字影院 "的石碑--之前，设备制造商已经对其深层含义和潜在的成本影响进行了详尽的梳理。
…..只是服务器和投影机厂商将如何解读FIPS安全认证(2)
..............符合JPEG2000压缩标准(3)，并且
.............什么才是可以接受的水印？
在这种情况下，所谓的 "媒体板块 "是否是一个现实主义的命题，如果是的话，由什么时候开始？它是如何定义的，它的位置是否更好？
在数字投影仪还是在服务器上？
这些可能是成熟的考虑，但如果从ShoWest'06的反馈来看，这些问题现在必须紧急处理，以实现好莱坞的愿望，即在2007年部署大量的数字屏幕之前，在今年实施2000压缩标准，并充分实现4K、3D、甚至4K 3D显示的（只是略微）更长远的承诺！"这是我的想法。
制造商将如何实现多重目标？
- 确保他们迅速和完全符合DCI标准，同时
- 实现真正的互操作性，同时
- 确保他们为未来的D&E电影院、数字广播和广告展示的多变组合做好了充分的准备？
所有这些都提出了关于当今科技的耐人寻味的问题......
它能提供必要的处理能力，以满足未来更高要求的应用..........或者说，它能提供经济实惠、可管理的迁移路径的灵活性吗？
以及功能问题。在长达153页的DCI规范中，涵盖了DCDM（数字系统数字母版）、安全、封装、压缩、数字证书、额外的信息（ETM）和密钥传递信息（KDM）等事项，那么，在这153页的DCI规范中，优先级是什么呢？只是我们该从哪里入手呢？
今天的技术 在讨论德州仪器（2K分辨率）或索尼（4K）的 "数字眼 "是否是最理想的背后，还有另一个讨论--关于 "数字大脑"，它的形态、功能，甚至对某些人来说，甚至是驱动D-Eye的核心智能的位置。
ASICⅣ级，DSP和Ⅳ级。其中。 ASIC是最成熟的，也是当今大多数数字影院服务器中的处理智能。应用专用集成电路，即为特定应用而设计的集成电路，与PC机中的RAM等集成电路不同，是通过将电路 "积木 "连接在一起来构建的。这些积木已经存在于一个库中，所以制作一个新的集成电路比较容易。 ASIC比起从头开始设计新的芯片，]。
然而，在此过程中，有一个 ASIC本质上是一个具有固定功能的专用设备，其固有的处理能力不足以满足日益复杂的数字影院需求。即使在今天，至少也要有三台 ASIC在2K分辨率下处理需要15个或更多的芯片，根据架构的不同，4K使用需要15个或更多的芯片，再加上一个控制器[现场可编程门阵列]。
其次，考虑到DSP（数字信号处理器）架构的使用提供了一种有趣的可能性，考虑到其基于软件的可重编程性和更大的灵活性。但它也有其局限性，特别是在有效地满足精确的、实时的熵解码要求的能力上，这是众多图像压缩块中最关键的。熵编码器通过给符号分配编码来压缩数据，以匹配
编码长度与符号的概率--最常见的符号使用最短的编码]。
第三种技术使用的是一种现场可编程门阵列；一种包含远程可编程逻辑元件和标准接口的半导体。
动力和灵活性
乍一看，这似乎是一个强有力的选择。它具有未来显示应用所需的处理能力，其可重编程性包含了新产品开发成本效益的承诺，并且能够现场重编程，减轻了第一代显示网络的错误修复负担（可能是相当大的）。
此外，它还集成了一个DSP块，以获得算术计算的好处，并从板载的软件灵活性中获益。因此，它是一个理想的主机，是一个完整的媒体块，更多的是，可以配备可重新编程的以太网、SATA和HDSDI输出链路。
然而，更令人信服的是，其高度的工艺集成度和紧凑的物理尺寸，这两方面都具有显著的处理和物理安全优势。
什么先来？
对于大多数设备供应商来说，DCI合规性确实是一个令人生畏的前景。
只是在FIPS[联邦信息处理标准]和水印安全要求仍在争论不休，DCI合规程序尚未确定的情况下，制造商如何以及何时才能实现DCI的全面合规，仍是一个未解之谜。
尽管业界对这些问题和许多其他详细问题都屏住呼吸，但有一个肯定的、直接的和可实现的现实是，DCI采用JPEG2000
压缩格式，以取代目前大多数数字影院服务器中的MPEG系统。自JPEG2000发布以来，基于小波2000的压缩算法因其极度的灵活性而备受瞩目--但对于数字影院应用而言，它提供了逐帧多级访问（如单帧编辑）的好处，还允许用户处理特定的 "感兴趣的区域"，并定义了无损输出质量。因此，在好莱坞制片厂要求供应商迅速采取行动的帮助下，JPEG2000的竞赛已经开始了
迎接挑战
'Cue'比利时再次在数字影院讨论的前沿阵地上占有一席之地!
在比利时数字电影院的另一个创新中，比利时领先的技术大学之一的鲁汶天主教大学（UCL）的管理层在2001年认识到了技术的挑战，并在国际公认的技术领域中，做出了一项具有远见卓识的决定，在国际公认的技术领域中，研究JPEG2000压缩技术是否适合于数字电影院。
在DCI关于压缩标准的决定提前了整整四年，UCL整合了其三个实验室的开发计划，并着手开发高质量、高吞吐量和高价值数据流的安全处理工具。
基于超过15年的管理经验，UCL和相关人员自2001年以来一直在为2000年和数字影院标准化委员会做出重要贡献---最近一次是通过UCL作为委员会数字影院互操作性测试计划的存储库参与其中。
目前，UCL及其合作伙伴还在管理欧盟的 "EDCine "项目；该项目于6月开始实施，由16个欧洲组织（包括由DCI指定的Fraunhofer研究所（Fraunhofer Institute）负责定义其合规性测试程序）组成的联合体，他们将进一步研究数字电影院水晶球。
通过超越DCI的思维，并突破规范的极限(4)，EDCine项目旨在通过研究质量优化问题、对传输错误的鲁棒性、内容安全工具、内容安全工具、立体成像、交互式访问、法证标记和元数据的索引和检索，进一步提升数字影院体验。
Intopix解决方案：
正是在这样的背景下，我们确定了三大战略目标，开发自己的、高度集成的、灵活的媒体块解决方案。
- 首先，也是最重要的是，它应该满足并尽可能地超过DCI的要求。
- 第二，它应该是FIPS 3级和4级认证要求的专家。
- 第三，它提供了一个灵活的解决方案；一个基于 "S "系列的解决方案，既具有内在的灵活性，又可以 "混合和匹配 "以适应不同用户的不同要求。
而正是认识到这最后一个关键目标的重要性，尤其是这个关键目标（提供一个灵活的、因此也是面向未来的解决方案），才最终决定了公司在平台上开发IP。
IPX-JP2K解码器模块
目前正在提出两个基于密钥的内核，一个是JPEG2000解码器（IPX-JP2K），一个是AES加密/解密模块（IPX-AES）。
其中第一个是IPX-JP2K 2000解码器模块，它是基于Virtex-4，专门为满足数字影院播放系统的需求而设计的。在实现提供灵活的's系列的目标时，IPXJP2K压缩核心完全兼容其他核心IP，如公司自己的AES安全核心等。
然而，对于数字影院系统运营商来说，同样重要的是片上硬件和软件操作的有效结合，以及解码块的最佳协同设计再分配（如下图所示），为IPX-JP2K提供了独特的部署后更新能力，可用于现场升级和更新。
IPX-JP2K内核
JPEG2000分析器
JPEG2000编码码流的解析器是在运行在microblaze上的软件中开发的。 JPEG2000解析器分析2000码流的主码流和瓦片部分头，检查语法，报告图像属性，并将压缩后的比特流发送到熵解码器。该解析器是在运行在Microblaze上的软件中开发的。
熵解码器
每个小波的重建 分为多个代码区块 是由两个块实现的：上下文 模仿器和算术解码器。的 上下文建模器依次解码 编码块的每个位面，通过发送 邻居的信息 的每个位的运算解码器。有了 此信息，算术解码器 从位流中解码每个位。
逆向量子化器
小波子带的系数被反量化。在JPEG2000文件的主头中定义了量化步骤，每个子带的量化步骤可以不同。反量化器使用了最新的Virtex-4特性（如DSP块）。
外部内存
在逆向量化器输出端使用了一个双帧存储器缓冲器，实现了高效的IDWT处理。该缓冲器包含两个DDR-SDRAM外部存储器，始终保留至少一个有效的帧，在方便的时候可以重复使用。所需的DDR-SDRAM类型为512Mbit的内存（32Mg x 16；2K和48帧的133MHz）。帧缓冲器最多可以存储4帧。
反离散小波变换(IDWT)
实现了对子带的二维小波重组。可以使用两个滤波器组，具有18位的固定点精度：Le Gall (5/3)滤波器组用于无损编码，或更复杂的Daubechies (9/7)滤波器组用于有损编码。在DC应用中，只需要使用9/7滤波器。
多成分转换(MCT)
为了提高JPEG2000的压缩效率，可以使用多成分变换。可逆变换（RCT）与5/3滤波器一起使用，不可逆变换（ICT）与9/7滤波器一起使用。这两种变换都是以18位定点精度实现的。
错误处理
解码器的设计是为了检测输入数据中的错误。这种检测是在两个层面上实现的。
- JPEG2000 头
编码流特征，如图像 大小和每个组件的位数都要进行检查。 J2K头的一致性与J2K头的 解码器控制器给出的规格
据分析。
- JPEG 2000数据包头和压缩位流
对包头进行分析，以验证标签树的一致性、位平面数和代码块压缩位流长度的一致性。
当检测到错误时，特定的错误代码会被发送到管理解码器的设备上。在帧码流损坏的情况下，解码器将解码下一帧并重复解码，直到遇到正确的帧。如果在由帧速率决定的时间内没有帧被解码，则会将上一帧正确解码的帧发送至输出端，以避免出现不愉快的显示伪影。
过程控制
利用JPEG2000帧内编码的优势，解码器控制器可以在帧精度上对码流进行管理。当输入端没有数据需要解码时，解码器可以在最新的解码帧上循环，输出黑帧或停止处理。并且通过控制输入流和输出选项，解码器控制器可以管理
暂停、按部就班、慢动作、快进快退、随机存取。
接口
输入端以32位的Little-Endian表示方式接收数据。一个由两个像素（RGB、XYZ或YUV）组成的脉冲串被输出。输出时钟取决于序列帧速率和图像大小。
DCI+
在试图实现第一个关键目标的过程中，IPX-JP2K从一开始就为自己设定了一个挑战，那就是尽可能地超越目前的DCI要求，在这方面，IPX-JP2K似乎也是成功的。
如下图所示 将今天的DCI要求与 业绩预想中的 在关键技术上的重大演变 输入和输出比特率领域，帧 率和颜色深度；同时还允许 适用于相当多的屏幕尺寸 高达2048 x 1080，以及RGB、YUV或XYZ 输出类型。
IPX-JP2K的主要优势在于它能够管理更高的输入和输出比特率。虽然目前DCI的输入比特率为250 Mbps，用于所有压缩内容（2K @ 24/48和4K @ 24帧/秒），但IPX-JP2K提供了高达500 Mbps的输出速率，使其能够提前实现更高的帧率4K要求。这个未来的IPX-JP4K将被称为IPX-JP4K，并将很快以Virtex-4 FX60技术推出。
再次，预计3D显示要求。 JP2K的运行速度高达96帧/秒。 此外，在另一个例子中，其前卫的 思想 intoPIX解码器超过 DCI 12位颜色深度要求为 每个组件提供充足的14位。 最后但同样重要的是，认识到 其他几个潜在的特殊需要 IP 用户组 intoPIX解码器提供 管理多种质量的机会 层，使档案管理员能够 创建一个独特的2K文件，48帧/秒，500 Mbps。 或例如允许一个解码器 仅解压250 Mbps层，而 第二台解码器解压所有其他的 层，总共代表500 Mbps。
最终游戏----合规性
似乎就在昨天，电影行业还在为被技术专家们（不必要的）驱动而大声疾呼。然而今天，毫无疑问，市场的力量又重新成为了驱动力。引用北大西洋公约组织主席John Fithian在今年的数字影院峰会上的主旨演讲："2006年是数字影院的大年，DCI标准、质量和商业模式都已具备。数字电影院正处于钟形曲线上...........2007年将是巨大的。"
那么，预计到今年年底，数字安装量将从1000台增长到2000台以上，这也就不足为奇了，好莱坞的压力是立即采取行动，尽快满足DCI的要求。开发商的工作有了新的紧迫感，在合规程序发布之前，数字影院设备供应商不得不提前采取行动，再次要求数字影院设备供应商应用所罗门的智慧。
然而，全行业范围内的审查 DCI冗长的规范过程确实 提供一些线索。知情的预期 而不仅仅是灵感的摇动 确保了一个优雅的解决方案，至少可以解决 '已知量'的JPEG2000压缩。
而如果能在 "主机 "中提供这一点的话 处理器，也能简化开发 厂商的道路，协助好莱坞的 安全问题，提供后勤方面的好处
到网络运营商，并支持4K和3D未来的参展商，那么肯定somuch-the-better。
参考资料：
1]Digital Cinema Initiatives，LLC，《数字影院系统规范V1.0》，2005年7月20日。
[2] 联邦信息处理标准，"FIPS 140-2加密模块安全要求"，2001年5月。
3] ISO/IEC 15444-1：信息技术-2000年图像编码系统-第1部分。核心编码系统，2000年。
4] 美国电影电视工程师协会DC28数字电影技术委员会.DC28数字电影技术委员会.作者简介: Gael Rouvroy CTO / Keith Morris， intoPIX s.a.市场经理
有关IPX-JP2K和IPXAES模块和科学出版物的更多信息，请访问：www.
关于 intoPIX
intoPIX是一家独立的图像技术公司，致力于开发和销售高质量、高吞吐量和高价值数据的安全处理工具。
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專業知識
与比利时卢万天主教大学紧密合作 intoPIX从大学先进的压缩、密码和微电子实验室的知识和设备中受益。汇集了世界一流的专业知识。 intoPIX在JPEG2000图像管理的前沿，并在最新一代芯片中实施。
市场
在超过15年的管理经验基础上，自2001年以来，我们的同事们为JPEG2000和数字电影标准化委员会做出了巨大的贡献，现在也为数字采集、后期制作、发行和归档提供了具有成本效益的解决方案。
原文发表于:数字投影培训 - 2006年6月
