Keith Morris，行銷和銷售經理 intoPIX，但BKSTS成員可能更瞭解的是他之前與巴可公司合作的數字電影工作，解釋了向最重要的“DCI合規性”的轉變將如何影響我們數字電影業務中的所有人。
最初發表於：數位投影培訓 - 2006年6月
如今，在令人驚歎的演示、越來越多的數位螢幕安裝聲明和大量新產品推出（現在是 ShoWest）的背後，刮擦數位電影的拋光表面，您很快就會發現另一個現實 - “DCI”和“互操作性”和“合規性”的語言。早在2005年7月發佈之前，設備製造商就已經對數位電影倡議（DCI）建議檔（1）進行了詳盡的梳理，以瞭解其更深的含義和潛在的成本影響。
.....伺服器和投影儀製造商將如何解讀 FIPS 安全認證 （2）
.....遇見 JPEG2000 壓縮標準 （3），以及
.....什麼確實構成可接受的浮浮水印？
在這種情況下，所謂的「媒體封鎖」是否是一個現實主義的命題，如果是，什麼時候？它是如何定義的，它的位置是否更好
在數位投影儀還是伺服器？
這些可能是成熟的考慮，但如果ShoWest'06的反饋有任何衡量標準，那麼這些問題現在必須緊急處理，以實現好萊塢實施的願望。 JPEG 2000年壓縮標準今年，在2007年部署大量數字螢幕之前，並完全實現4K，3D甚至4K 3D顯示的長期承諾（僅略微）長期承諾！
製造商將如何滿足以下多重目標
• 確保它們快速、完全符合 DCI 標準，同時
• 實現真正的互操作性，同時
• 確保他們為未來的D&E影院，數字廣播和廣告展示的可變雞尾酒做好充分準備？
所有這些都提出了有關當今技術的有趣問題......
它能否提供必要的處理能力來滿足更苛刻的未來應用......還是提供經濟實惠且易於管理的遷移路徑的靈活性？
和功能問題。在 153 頁的 DCI 規範中，包括 DCDM（數位系統數位母帶）、安全性、打包、壓縮、數位證書、影院外消息 （ETM） 和金鑰交付消息 （KDM） 要求，優先事項是什麼。我們從哪裡開始？
在關於德州儀器（2K解析度）或索尼（4K）“數位眼”是最可取的討論背後，還有另一個 - 關於“數字大腦”，它的形式，功能，甚至對某些人來說，甚至是驅動D-Eye的核心智慧的位置。
目前存在三種處理技術來提供這種處理智慧 - ASIC、DSP 和 FPGA.其中， ASIC 是最成熟的，並且是當今大多數數位影院伺服器中包含的處理智慧。[特定應用的積體電路，即為特定應用設計的IC，而不是PC中RAM的IC，是通過將電路“構建塊”連接在一起來構建的。這些塊已經存在於庫中，因此更容易生成新的 ASIC 而不是從頭開始設計新晶片。
然而，一個 ASIC 本質上是一種專用設備，具有固定的功能，但固有的處理能力不足，無法滿足日益複雜的數位影院需求。即使在今天，至少三個 ASIC 需要晶元才能以 2K 解析度處理，並且根據架構的不同，需要 15 個或更多，再加上 FPGA 控制器[現場可程式設計門陣列]，將需要4K使用。
其次，DSP（數位信號處理器）架構的使用提供了一個有趣的可能性，考慮到其基於軟體的可重程式設計性和由此產生的更大靈活性。它也有其局限性，特別是在它能夠有效地滿足熵解碼的精確、即時要求方面——這是眾多圖像壓縮塊中最關鍵的。[熵編碼器通過為符號分配代碼來壓縮數據以匹配
代碼長度與符號的概率 - 最常見的符號使用最短的代碼。
第三種技術使用 FPGA，現場可程式設計門陣列;包含遠端可程式邏輯元件和標準介面的半導體。
功率和靈活性
乍一看 FPGA 似乎是一個強有力的選擇。它具有未來顯示應用所需的處理能力，其可重新程式設計性包含具有成本效益的新產品開發的承諾，並且能夠在現場重新程式設計，減輕了修復第一代顯示網路的（可能相當大的）錯誤修復負擔。
此外 FPGA 還集成了DSP模組，以使其具有算術計算的優勢，並受益於板載軟體的靈活性 CPU.因此，它是完整媒體模組的理想主機，此外，還可以配備可重新程式設計的乙太網、SATA 和 HDSDI 輸出鏈路。
然而，更引人注目的是 FPGA的高水準工藝集成及其緊湊的物理尺寸，兩者都提供了顯著的處理和物理安全優勢。
什麼先來？
對於大多數設備供應商來說，DCI合規性確實是一個令人生畏的前景。
製造商如何以及何時實現完全的DCI合規性，例如，FIPS [聯邦資訊處理標準]和浮浮水印安全要求仍在爭論中，尚未定義DCI合規性程式，這仍然是一個懸而未決的問題。
雖然該行業在這些和許多其他細節問題上屏住呼吸，但確定的、直接的和可實現的現實是DCI採用 JPEG 2000
壓縮格式代替了目前集成到大多數數位影院伺服器中的MPEG系統。自出版以來 在Y2K中基於小波 JPEG 2000壓縮演算法以其極高的靈活性而聞名 - 但特別是對於數位電影應用 - 它提供了逐幀多級訪問的優勢（例如單幀編輯），並且還允許用戶處理特定的“感興趣區域”並定義無損輸出品質。因此，在好萊塢製片廠要求供應商迅速行動的協助下， 爭奪 JPEG 2000 合規開啟！
迎接挑戰
“提示”比利時再次站在數字電影討論的前沿！
在比利時數字電影的另一項創新中，比利時領先的技術大學之一魯汶天主教大學（UCL）的管理層在2001年認識到了技術挑戰，並使決定調查 JPEG 2000年壓縮數字電影，在其國際公認的背景下 相對較新的領域的專業知識 FPGA 科技。
將DCI關於壓縮標準的決定提前了整整四年，UCL 合併 這 JPEG 其三個實驗室的開發計劃，並著手開發用於高品質，高輸送量和高價值數據流的安全處理工具。現在，在另一個及時的決定中，UCL正在推出由此產生的IP。 [智慧財產權] 通過 intoPIX，一家比利時技術公司，以行銷 範圍 FPGA 符合DCI規範的基於解決方案，但明智的是，它也能夠做到更多。
建立在超過15人年管理的基礎上體驗倫敦大學學院和 intoPIX 事實上，員工一直在做出重大貢獻 到 JPEG 自2000年以來和數位電影標準化委員會自2001年以來 - 最近通過UCL的參與 一個存儲庫 JPEG 委員會的數位影院互操作性測試計劃。
目前倫敦大學學院和 intoPIX 員工還負責管理歐盟「EDCine」計劃;該專案將於6月開始，涉及16個歐洲組織（包括DCI任命的弗勞恩霍夫研究所，負責定義其合規性測試程式）的財團，他們將進一步研究數字電影水晶球。
通過超越DCI的思考並推動的限制 SMPTE 規範 （4） EDCine 專案旨在通過調查品質優化問題、對傳輸錯誤的魯棒性、內容安全工具、立體成像、互動式訪問、取證標記以及用於索引和檢索的元數據，進一步增強數位影院體驗。
這 intoPIX 溶液：
正是在這種背景下， intoPIX 在開發自己的高度整合和靈活的媒體塊解決方案時定義了三個戰略目標：
• 首先，也是最重要的一點，它應該滿足並儘可能超過DCI的合規性要求。
• 其次，它應該是 FIPS 3 級和 4 級認證要求方面的專家。
• 第三，它提供了靈活的溶液;一個基於一個家庭 IP既具有固有的靈活性，又可以「混合和匹配」以適應個人使用者的不同要求。
正是認識到這一最終關鍵目標的重要性（提供靈活且面向未來的解決方案），最終決定了 公司開發其IP在 FPGA 平臺。
IPX-JP2K解碼模組
現在 intoPIX 正在提出兩個關鍵FPGA 基於 IP 核心，一個用於 JPEG 2000解碼器（IPX-JP2K）和 AES加密/解密（IPX-AES）模組。
其中第一個，IPX-JP2K JPEG 2000解碼器模組，基於 Xilinx 維特克斯-4 FPGA 並且專門用於滿足數位影院播放系統的需求。在實現目標方面 提供靈活的產品系列 IP的，IPXJP2K壓縮核心與其他核心IP完全相容，例如公司自己的AES安全核心。
對數位影院同樣重要然而，系統操作員是 IP片上硬體和軟體操作的高效組合以及解碼模組的最佳協同設計重新分區（如下圖所示），為IPX-JP2K提供了獨特的部署後可更新性，用於現場升級和更新。
IPX-JP2K內核
JPEG 2000 解析器
這 JPEG 2000 解析器分析主要和的磁貼部分標題 JPEG 2000 碼流，檢查語法，報告圖像屬性並將壓縮的比特流發送到熵解碼器。解析器是在微火焰上運行的軟體中開發的。
熵解碼器
每個小波子帶分為幾個代碼塊的重建由兩個模組實現：上下文建模器和算術解碼器。上下文建模器通過將描述每個位鄰域的信息發送到算術解碼器，連續解碼代碼塊的每個位平面。利用此資訊，算術解碼器對位流中的每個位進行解碼。
逆量化器
小波子帶的係數是逆量化的。量化步驟在 JPEG 2000 檔，每個子帶可以不同。逆量化器最多使用最多 日期 Xilinx Virtex-4 功能（如 DSP 模組）。
外部記憶體
雙幀記憶體緩衝器用於逆量化器輸出，可實現高效的IDWT處理。此緩衝區包含兩個 DDR-SDRAM 外部記憶體，始終保留至少一個有效幀，可以在方便時重複。所需的 DDR-SDRAM 類型是 512 Mbit 記憶體 （32 Meg x 16; 133 MHz 表示 2K 和 48 fps）。幀緩衝區最多能夠存儲 4 幀。
逆離散小波變換 （IDWT）
實現了子帶的二維小波重構。可以使用兩個具有 18 位定點精度的濾波器組：用於無損編碼的 Le Gall （5/3） 濾波器組或用於有損編碼的更複雜的 Daubechies （9/7） 濾波器組。在直流應用中，只需要一個9/7濾波器。
多組分轉換 （MCT）
為了提高 JPEG 2000壓縮效率，可採用多組分變換。可逆變換（RCT）與5/3濾波器一起使用，不可逆變換（ICT）與9/7濾波器一起使用。兩種轉換均以18位定點精度實現。
錯誤處理
解碼器旨在檢測輸入數據中的錯誤。此檢測在兩個級別實現：
- JPEG 2000頁眉
檢查代碼流特徵，例如影像大小和每個元件的位數。 J2K 標頭與解碼器控制器給出的規範的一致性
被分析。
- JPEG 2000 個數據包標頭和壓縮比特流
分析數據包標頭以驗證標記樹的一致性、位平面數和代碼塊壓縮比特流長度。
檢測到錯誤時，會將特定錯誤代碼發送到管理解碼器的設備。在幀代碼流損壞的情況下，解碼器將解碼下一幀並重複它，直到遇到正確的幀。如果在幀速率確定的經過時間內無法解碼任何幀，則先前正確解碼的幀將發送到輸出，以避免任何令人不快的顯示偽影。
過程控制
利用JPEG 2000幀內編碼，解碼器控制器可以管理幀精度的流。當輸入端沒有要解碼的數據時，解碼器可以迴圈訪問最新的解碼幀、輸出黑幀或停止處理。通過控制輸入流和輸出選項，解碼器控制器管理
暫停、逐步、慢動作、快進和快退以及隨機訪問。
介面
輸入通過小端序表示的32位突發接收數據。輸出兩個像素（RGB、XYZ 或 YUV）的突發。輸出時鐘取決於序列幀速率和圖像大小。
DCI plus
在試圖實現其關鍵的第一個目標 intoPIX 從一開始，我們就為自己設定了挑戰，即盡可能超越當前的DCI要求，並且在 在這方面也是如此，IPX-JP2K IP 似乎成功了。
如下圖所示，將今天的 DCI 要求與 性能 intoPIX 預計，在輸入和輸出比特率，幀速率和顏色深度的關鍵領域會有相當大的技術發展;同時還允許相當多的螢幕尺寸高達2048 x 1080，以及RGB，YUV或XYZ輸出類型。
IPX-JP2K的主要優勢確實是它能夠以更高的輸入和輸出比特率進行管理。雖然當前所有壓縮內容的DCI輸入比特率為250 Mbps（2K @ 24/48和4K @ 24幀/秒），但IPX-JP2K提供高達500的輸出速率 Mbps 使 IP 提前準備好更高幀速率 4K 的可能性 要求。這個未來 IP 將被稱為IPX-JP4K，並很快採用Virtex-4 FX60技術。
同樣，預計3D顯示要求，JP2K以高達96 fps的速度運行。 此外，在其前進的另一個例子中 思考， intoPIX 解碼器超過了 DCI 12 位顏色深度要求，每個元件可提供 14 位的容量。 最後但並非最不重要的一點是，認識到 其他幾個潛在需求的特殊需求 IP 使用者組 intoPIX 解碼器提供了管理多個品質層的機會，例如允許檔案管理員創建獨特的 2K 檔、48 fps、 500 Mbps，或者例如允許一個解碼器僅解壓縮 250 Mbps 層，而第二個解碼器解壓縮所有其他層，總共代表 500 Mbps。
最終遊戲 – 合規
似乎就在昨天，電影業才大聲擔心被技術專家（不必要地）驅動。 然而，今天毫無疑問，市場力量又回到了駕駛座上。 引用北約總統約翰·菲西安在數位電影的主題演講中的話 峰會在 NAB 今年「2006年是數字電影的重要一年;DCI的標準，品質和商業模式都在那裡。 數位電影正處於鐘形曲線上...2007年將是巨大的」。
毫不奇怪，到今年年底，數位安裝預計將從1000個增長到2000多個，好萊塢要求立即採取行動，儘快滿足盡可能多的DCI要求。 開發商的工作具有新的緊迫感，並且有義務在合規程序發佈之前採取行動，數位電影設備供應商再次被要求應用所羅門的智慧。
然而，全行業對DCI曠日持久的規範過程的審查確實提供了一些線索。知情的預期和不僅僅是靈感的搖晃確保了至少 “已知數量”的 JPEG2000 壓縮。
如果這可以用於「主機」處理器，這也簡化了製造商的開發路徑，幫助好萊塢的安全問題，提供後勤優勢。
到網路運營商並支持參展商的4k和3D未來，那麼肯定更好。
參考：
[1] Digital Cinema Initiatives， LLC，“Digital Cinema System Specification V1.0”，2005 年 7 月 20 日。
[2] 聯邦資訊處理標準，“FIPS 140-2 加密模組的安全要求”，2001 年 5 月。
[3] ISO/IEC 15444-1：資訊技術-JPEG 2000年圖像編碼系統-第1部分：核心編碼系統，2000年。
[4] 電影和電視工程師協會，DC28數位電影技術委員會。作者： Gael Rouvroy 首席技術官/基思·莫裡斯，營銷經理 intoPIX S.A.
有關IPX-JP2K和IPXAES的更多資訊IP 模組和 intoPIX 科學出版物訪問：萬維網。intopix。。.com
關於intoPIX
intoPIX 是一家獨立的圖像技術公司，其使命是為高品質、高輸送量和本質上高價值的數據開發和銷售安全的處理工具
流。
專門知識
與比利時魯汶天主教大學密切合作 intoPIX 受益於大學先進的壓縮，密碼和微電子實驗室的知識和設施。彙集世界一流的專業知識， intoPIX 在前沿工作 JPEG2000 映像管理及其在最新一代中的實施 FPGA 晶片。
市場
基於超過15個人年的管理經驗， intoPIX 員工為以下方面做出了重大貢獻 JPEG2000 自 2001 年以來，數位電影標準化委員會，現在還以具有成本效益的數位採集、後期製作、發行和歸檔解決方案引領潮流。
最初發表於：數位投影培訓 - 2006年6月
