数字电影放映系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种数字电影放映系统及方法，其中，数字电影放映系统，包括放映机系统和图像采集分析系统，放映机系统的内部设有视频输入模块（比如：IMB集成媒体模块）、图像优化处理模块以及视频输出模块（比如：ICP集成控制模块）；图像优化处理模块分别与视频输入输出模块和设置于所述放映机系统外部的图像采集分析系统电连接。图像优化处理模块和视频输入模块、视频输出模块集成于放映机系统中，且图像优化处理模块分别与视频输入输出模块电连接并内置于放映机系统中，保证了电影放映整个过程的图像信息的安全性与稳定性。
【专利说明】数字电影放映系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像显示设备制造【技术领域】，特别是涉及一种数字电影放映系统及方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，数字电影放映系统主要包括一台用于输出视频信号的服务器和一台将视频信号放映到屏幕上的放映机。
[0003]另外有一种较好的放映系统，通常在放映机与服务器之间增加了一台图像优化处理设备，优化放映效果。由于图像优化处理设备与放映机和服务器之间是通过同轴电缆及BNC接头相连并传输视频信号，同轴电缆作为信号传输介质，其数据传输存在安全隐患，其数据传输率也受到限制(即带宽小)，所以不能完全满足新电影格式的高帧率、高分辨率内容的放映以及视频信号保密的要求。
[0004]综上所述，在现有技术中，如何在保障数字电影放映系统高质量放映，高带宽数据传输的条件下，又能保证视频信号在传输过程中的安全性是个很难解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种数字电影放映系统及方法，用以克服现有技术中的图像数据传输率低且视频信号传输的安全性没有保障的技术缺陷。
[0006]基于上述问题，本发明提供了一种数字电影放映系统，包括放映机系统和图像采集分析系统；
[0007]所述放映机系统的内部设有视频输入模块、视频输出模块以及图像优化处理模块；所述图像优化处理模块分别与所述视频输入模块、视频输出模块和设置于所述放映机系统外部的图像采集分析系统电连接；
[0008]所述图像采集分析系统，用于采集屏幕上真实的放映图像信息，并将所述真实的放映图像信息进行分析并发送给所述图像优化处理模块；
[0009]所述视频输入模块将原始视频及信息输入至所述图像优化处理模块；
[0010]所述图像优化处理模块，用于根据图像采集分析系统中取得的真实的放映图像信息分析得到图像优化处理参数，根据图像优化处理参数对输入的原始图像进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息输出到视频输出模块；
[0011]所述视频输出模块，用于将图像优化处理模块优化处理后的图像输出放映到屏幕上。
[0012]所述视频输入模块包括IMB集成媒体模块；
[0013]所述视频输出模块包括ICP集成控制模块。
[0014]相应地，本发明还提供一种数字电影放映方法，包括如下步骤:
[0015]视频输入模块输出原始图像信息至图像优化处理模块；
[0016]图像采集分析系统采集屏幕上真实的放映图像信息，并将所述真实的放映图像信息分析并建立图像优化处理参数并发送给所述图像优化处理模块；
[0017]图像优化处理模块根据由真实的放映图像信息获取的参数进行比对和补偿，并将优化后的图像信息输出；
[0018]视频输出模块将图像优化处理模块输出的图像通过放映机系统其它模块最终放映到屏幕上。
[0019]本发明的有益效果包括:
[0020]分析上述结构可知:首先，视频输入模块(比如:集成媒体模块)可以作为内置服务器，是一种取代传统的服务器独立外置于放映机系统的结构。视频输入模块可内置于数字放映机系统中，替代外置服务器成为数字电影播映系统的核心部分，其基本功能是对数字电影数据包进行解包解封装、解密和图像解压缩等处理，以产生无压缩的重建图像、声音和字幕，并安全输出至放映机系统中其它模块以实现电影放映。
[0021]其中关键性的，图像优化处理模块亦内置于放映机系统中，可优化图像画面的质量，使放映效果，包括但不限于双机重合度、对比度、色彩、均匀度等指标提高。其中，视频输出模块，内置于放映机系统中，并与放映机系统中其它模块设备配合将画面放映于屏幕上。
[0022]图像优化处理模块与视频输入模块、视频输出模块都内嵌在放映机系统中，通过总线结构的数据总线接口(比如=LVDS接口)避免了现有技术中外置结构通过同轴电缆及BNC端子作为传输介质时受到同轴电缆低传输速率的影响，这样图像优化处理模块与视频输入模块、视频输出模块可直接通过集成结构进行信号传输，这样可以适应未来影片格式的高分辨率，高帧率图像信息的高速传输。同时，这样的结构在进行图像信息传输时，因为无需视频信号传输连接(比如同轴电缆)，并且所有视频、图像信号传输均发生在具有安全保护的放映机系统内，视频数据无需加密而且传输时更安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明数字电影放映系统的一个实施例的结构示意图；
[0024]图2为图1中本发明数字电影放映系统中图像优化处理模块的结构示意图；
[0025]图3为本发明数字电影放映系统的包括外部摄像设备的结构示意图；
[0026]图4a为本发明数字电影放映系统的一个实施例的结构示意图；
[0027]图4b为本发明数字电影放映系统的另外实施例的结构示意图；
[0028]图5为本发明数字电影放映系统的多系统同步处理的结构示意图；
[0029]图6a为本发明数字电影放映系统的一个实施例的部分结构示意图；
[0030]图6b为本发明数字电影放映系统的另一实施例的部分结构示意图；
[0031]图7本发明提供的数字电影放映方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合说明书附图，对本发明提供的数字电影放映系统及方法的【具体实施方式】进行说明。
[0033]参见图1，本发明实施例提供了一种数字电影放映系统，包括放映机系统20和图像采集分析系统10 ;其中，此放映机系统20的内部设有视频输入模块210，图像优化处理模块220和视频输出模块230 ;图像优化处理模块220分别与视频输入模块210、视频输出模块230和设置于放映机系统20外部的图像采集分析系统10电连接。
[0034]图像采集分析系统10，用于采集屏幕上真实的放映图像信息，并将真实的放映图像信息进行分析并发送给图像优化处理模块220 ；
[0035]视频输入模块210将原始视频及信息输入至图像优化处理模块220 ;此外，视频输入模块(比如集成媒体模块)为内置服务器，取代传统的服务器独立外置于放映机系统的结构。
[0036]图像优化处理模块220，用于根据图像采集分析系统中取得的真实的放映图像信息分析得到图像优化处理参数，根据图像优化处理参数对输入的原始图像进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息输出到视频输出模块；
[0037]视频输出模块230内置于放映机系统中，用于将图像优化处理模块220优化处理后的图像输出放映到屏幕上。
[0038]放映机系统20的内部还包括数据总线接口 240 (比如:LVDS)，图像优化处理模块和视频输入模块、视频输出模块可以通过LVDS接口分别电连接；
[0039]其中:LVDS传输率高，带宽大，图像信号好，对新电影格式有更好适应性。LVDS理论带宽为20Gbits，一般情况下，本发明实施例所涉及的数字电影放映系统需要的带宽在2K分辨率下为1.7GBits,4K为7Gbits，LVDS完全满足本发明实施例所涉及的数字电影放映系统对于接口传输速率的需求。
[0040]需要说明的是，此图像优化处理模块220和视频输入模块210、视频输出模块230结合内置于放映机系统20中，保证了电影放映整个过程的图像信息的安全性与稳定性。
[0041]分析上述结构可知:首先，视频输入模块210，作为内置服务器，是一种取代传统的服务器独立外置于放映机系统的结构，可内置于数字放映机中，替代外置服务器成为数字电影播映系统的核心部分，其基本功能是对数字电影数据包进行解包解封装、解密和图像解压缩等处理，以产生无压缩的重建图像、声音和字幕，并安全输出到图像优化处理模块220。另外，图像优化处理模块可优化图像画面的质量，经过优化处理后的图像信号进一步由内置于放映机系统中安全的方法输出至视频输出模块230以实现电影放映。
[0042]图像优化处理模块220与视频输入模块210、视频输出模块230都内嵌在数字放映机中，避免了现有技术中外置结构通过同轴电缆作为传输介质时，受到同轴电缆低传输速率的影响，这样图像优化处理模块可直接通过集成结构，进行信号传输，可以适应高分辨率，高帧率图像信息的高速传输。该硬件结构设计保证了电影放映整个过程的图像信息的安全性与稳定性。
[0043]较佳地，作为一种可实施方式，参见图2，图像优化处理模块220，包括优化处理参数获取单元221、图像输入单元222、图像优化处理单元223及图像输出单元224 ;其中:
[0044]优化处理参数获取单元221用于从图像采集分析系统获取图像优化处理参数，并输出至所述图像优化处理单元223 ；
[0045]图像输入单元222，用于从放映机系统的视频输入模块获取原始图像信息，并将原始图像信息输出至所述图像优化处理单元223 ；
[0046]图像优化处理单元223，用于根据优化处理参数获取单元221输出的参数对图像输入单元222输出的原始图像信息进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息通过图像输出单元224输出。其中，需要说明的是，所述图像优化处理参数包括但不限于:图像拍摄参数、亮度、色彩均匀度、几何形状、图像锐度和对比度等。
[0047]本发明实施例提供的一种数字电影放映系统，通过设置图像采集分析系统和图像优化处理模块，获取屏幕上的正在放映的图像，并对其进行分析，并利用图像优化处理模块根据分析的结果对将要放映的图像进行校正后再由数字电影放映机放出，这样，经过校正后的图像的质量得到提升，使得放映的图像质量得到改善，保证了放映图像的质量。
[0048]较佳地，作为一种可实施方式，图像优化处理模块220可以基于包括:FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)芯片、MCU、GPU或ARM处理器等方案的电子线路实现。
[0049]需要说明的是，本发明实施例所涉及的数字放映系统中的关键技术点之一是:通过图像优化处理模块提高图像质量，同时图像优化处理模块可以通过硬件化的芯片结构实现，从而避免了传统通过外置系统中的软件实现信息处理的弊端，这样使整体结构更加稳定，更加安全且运算处理速度更快。本发明实施例所涉及的以FPGA为基础的电子线路具有如下硬件结构:
[0050]图像优化处理模块硬件主要采用当今比较高端、性能相对稳定FPGA等大规模集成芯片(上述芯片集成在控制主板上，上述控制主板还包括其他元器件，例如接口装置，外围电路和串口)，通过设计开发使其具有对图像信息的指标参数进行比对和补偿等功能。
[0051]另外，以FPGA芯片进行举例说明，FPGA芯片作为控制核心元件，集成了上述各种功能单元，用于实现不同的功能。FPGA芯片可举例但不限于采用如下配置:高达500,000门逻辑门资源；时钟分50MHz有源晶振和12MHz有源晶振；64M SDRAM16位数据接口 ；容量为4Mbit的256Kxl6Bit的SRAM高速存储器；可做FPGA配置存储器；因此FPGA芯片具有高性能运算处理能力，例如:能够快速、实时根据预设参数处理视频数据而进行相应的运算。
[0052]本领域技术人员应该可以理解，开发人员可以利用汇编语言或C语言(例如:Verilog HDL硬件编程语言)进行FPGA芯片功能开发，开发人员将程序刻录到FPGA芯片之后，将相关电路集成到控制王板上实现完整控制电路。
[0053]较佳地，图像优化处理模块220通过LVDS接口(Low Voltage DifferentialSignaling,即硬件插槽LVDS，低压差分信号接口)与其它集成。LVDS传输率高，带宽大，图像信号好，对新电影格式有更好适应性。(此处的FPGA芯片、MCU、GPU或ARM处理器和LVDS接口技术，本发明实施例对此不再一一阐述)。
[0054]在上述图像处理电子线路，作为可实施例还可集成其它功能单元:例如高速图像输入/输出接口单元、高速数据缓存单元、存储控制单元、图像优化加速引擎以及系统控制单元组成。
[0055](I)系统接口单元:完成图像优化处理模块的参数和命令状态的交互，可以由USB接口控制器及其相关FPGA控制逻辑构成。接收外部设备发送的控制指令，同时将状态参数发送外部设备，反馈系统的实时工作状态。
[0056](2)高速图像输入/输出接口单元及高速数据缓存单元:高速图像输入/输出接口单元:完成和外部接口的数据交互。高速数据缓存单元:前端输入的高速视频数据经过分包后，进行高速缓存，再以DMA的方式完成和存储模块之间的数据交互。
[0057](3)存储控制单元:针对图像优化的具体应用需求，实现静态存储器SRAM和动态存储器DRAM存储阵列的高效控制、路由分发功能。该控制单元需要综合考虑存储性能和数据安全和存储成本，保障数据存储的安全性，目前初步方案计划使用QDR+DDR方式。
[0058](4)高性能加速引擎:通过FPGA高性能的嵌入式处理器及其丰富的逻辑资源完成地址管理以及三路数据的实时运算功能；
[0059](5)图像处理单元指令控制单元:该单元完成图像处理单元内部各个模块的集中控制和交互通信。
[0060]较佳地，作为一种可实施方式，所述放映机系统的内部还包括视频输入模块、视频输出模块及数据总线接口；
[0061]所述图像优化处理模块设置于所述视频输入模块和视频输出模块之间，且所述图像优化处理模块通过所述数据总线接口分别与所述视频输入模块、视频输出模块电连接；
[0062]所述视频输出模块，用于接收图像优化处理模块输出的优化后的图像信息，并将所述优化后的图像信息发送并最终放映到屏幕上；
[0063]所述数据总线接口包括LVDS接口。
[0064]详见图3，较佳地，作为一种可实施方式，上述数字电影放映系统还包括摄像设备30。图像采集分析系统10包括图像采集模块110和图像分析模块120，其中:
[0065]图像采集模块110，用于驱动摄像设备30等外部设备采集屏幕上真实的放映图像信息，并将采集后的真实的放映图像信息发送至图像分析模块120 ；
[0066]图像分析模块120，用于接收图像采集模块110发送的真实的放映图像信息，分析真实的放映图像信息，建立图像优化处理参数，将图像优化处理参数传送至放映机系统20中的图像优化处理模块。此处的摄像、照相设备在放映机系统20的放映显示端(比如观众厅、放映间等)进行图像信息采集。
[0067]可选地，如图4a所示，图像优化处理模块220可集成于视频输入模块210中，并与视频输出模块230通过安全的数据总线(比如LVDS)电连接；或图像优化处理模块220集成于视频输出模块230中，如图4b，并与视频输入模块210通过安全的数据总线(比如LVDS)电连接。
[0068]集成后即成为统一的硬件电路板，图像优化处理模块220与视频输入、输出模块的物理连接或线路更加简单、安全和稳定。
[0069]可选地，如图5所示，用于采集实际放映画面和分析取得参数信息的图像采集分析系统10可以与多部放映机系统20连接，图像采集分析系统10可以根据放映机系统的实际状态向各个放映机系统传送相同或不同的参数信息。
[0070]多个放映机系统联合放映可以达到画面分辨率增加、亮度增加等质量的提升。
[0071]可选地，如图6a所示，图像采集分析系统10中的图像分析模块可以内置于放映机系统20的图像优化处理模块220中。
[0072]可选地，如图6b所示，图像采集分析系统10可以内置于放映机系统20的图像优化处理模块220中与外部图像采集设备电连接。
[0073]可选的，两台放映机内可采用视频输入模块串行方式进行视频信号和通信连接，即两台放映机共享同一个视频输入模块。也可采用图像优化处理模块串行方式，即两台放映机共享同一个图像优化处理模块控制。
[0074]另外，在多个放映机系统同时使用的情况下，在现有技术中同步信号由一台服务器分别传送给多台放映机，然而在本发明中:[0075]可选地，同步放映亦可通过同步信号发生器连接于多放映机系统的视频输入模块210的同步信号输入接口实现同步。
[0076]可选地，同步放映亦可通过同步信号发生器连接于多放映机系统的视频输出模块230的同步信号输入接口实现同步。
[0077]可选地，同步放映亦可通过同步信号发生器连接于多放映机系统的图像优化处理模块220的同步信号输入接口实现同步。
[0078]可选地，同步信号可加载至图像优化处理模块220的视频输入或输出端，由图像优化处理模块220控制电影放映同步；
[0079]可选地，同步信号可加载至视频输入模块210的视频输出端，由视频输入模块210控制电影放映同步；
[0080]可选地，同步信号可加载至视频输出模块230的视频输出端，由视频输出模块230控制电影放映同步；
[0081]本发明的数字电影放映系统，至少具有如下优点:
[0082]本发明实施例涉及的数字电影放映系统可以对多台放映机在放映2D或3D画面时图像的亮度、色度以及重合性有很好的优化功能。
[0083]本发明实施例涉及的数字电影放映系统将图像处理单元与MB置于放映机内，集成度高，结构可靠、工作稳定，因此数据传输更安全。通过图像信号直接连接具有很高带宽，对新的电影的高帧率、高分辨率等未来高技术格式有更好的契合性。
[0084]本发明实施例涉及的数字电影放映系统的系统稳定性好，工作温度降低很多。
[0085]基于同一发明构思，本发明还提供了一种数字电影放映方法，由于此方法解决问题的原理与前述一种数字电影放映系统功能相似，因此该方法的实施可以通过前述系统功能模块实现，重复之处不再赘述。
[0086]参见图7，本发明实施例还提供了一种数字电影放映方法，包括如下步骤:
[0087]步骤S100、视频输入模块输出原始图像信息至图像优化处理模块；
[0088]步骤S200、图像采集分析系统采集屏幕上真实的放映图像信息，并将所述真实的放映图像信息分析并建立图像优化处理参数并发送给所述图像优化处理模块；
[0089]步骤S300、图像优化处理模块根据图像采集分析系统中取得的真实的放映图像信息分析得到图像优化处理参数，根据图像优化处理参数对输入的原始图像进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息输出到视频输出模块；
[0090]步骤S400、视频输出模块将图像优化处理模块优化处理后的图像输出放映到屏幕上。
[0091]较佳地，作为一种可实施方式，在上述步骤S200中，所述图像采集分析系统采集和分析结果发送给所述图像优化处理模块包括如下步骤:
[0092]步骤S210、在放映前通过放映测试信号采集获得用于分析的图像信息；或/和步骤S220、执行在放映过程中间断的或实时的采集放映画面，获得用于分析的图像信息的操作；(即在放映前通过放映测试信号采集获得用于分析和建立图像优化处理参数的信息；或/和执行在放映过程中间断的或实时的采集放映画面，获得用于分析和建立图像优化处理参数的信息的操作)。
[0093]步骤S230、在真实的放映图像信息的采集过程中，摄像设备捕捉屏幕上真实的放映图像信息，将所述真实的放映图像信息和分析取得的处理参数输出到所述图像优化处理模块进行优化处理。
[0094]其中:摄像设备捕捉屏幕上的放映图像和信息可选地通过USB或网线输出到图像采集分析系统10进行分析并传送到放映机系统20中的优化处理模块220或，
[0095]可选地，摄像设备捕捉屏幕上的放映图像和信息可选地通过USB或网线直接传送至图像优化处理模块220 (如图6)内进行分析、建模处理。
[0096]其中，步骤SlOO和步骤S200也可同步执行。数字电影放映过程中，步骤S300的放映图像信息被步骤S200的图像采集分析系统10不断采集、分析，并将真实放映的图像信息传输给图像优化处理模块220，使之与步骤SlOO传输的原始图像信息进行指标参数比对，补偿，实现优化。如此反复动态循环，保证了较高的放映图像的画面质量。
[0097]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种数字电影放映系统，其特征在于，包括放映机系统和图像采集分析系统； 所述放映机系统的内部设有视频输入模块、视频输出模块以及图像优化处理模块；所述图像优化处理模块分别与所述视频输入模块、视频输出模块和设置于所述放映机系统外部的图像采集分析系统电连接； 所述图像采集分析系统，用于采集屏幕上真实的放映图像信息，并将所述真实的放映图像信息进行分析并发送给所述图像优化处理模块； 所述视频输入模块将原始视频及信息输入至所述图像优化处理模块； 所述图像优化处理模块，用于根据图像采集分析系统中取得的真实的放映图像信息分析得到图像优化处理参数，根据图像优化处理参数对输入的原始图像进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息输出到视频输出模块； 所述视频输出模块，用于将图像优化处理模块优化处理后的图像输出放映到屏幕上； 所述视频输入模块包括頂B集成媒体模块； 所述视频输出模块包括ICP集成控制模块。
2.根据权利要求1所述的数字电影放映系统，其特征在于， 所述图像优化处理模块包括优化处理参数获取单元、图像输入单元、图像优化处理单元及图像输出单元，其中: 所述优化处理参数获取单元，用于从图像采集分析系统获取图像优化处理参数，并输出至所述图像优化处理单元； 所述图像输入单元，用于从`放映机系统的视频输入模块获取原始图像信息，并将原始图像信息输出至所述图像优化处理单元； 所述图像优化处理单元，用于根据优化处理参数获取单元输出的参数对图像输入单元输出的原始图像信息进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息通过图像输出单元输出。
3.根据权利要求2所述的数字电影放映系统，其特征在于， 所述放映机系统的内部还包括数据总线接口； 所述图像优化处理模块设置于所述视频输入模块和视频输出模块之间，且所述图像优化处理模块通过所述数据总线接口分别与所述视频输入模块、视频输出模块电连接； 所述视频输出模块，用于接收图像优化处理模块输出的优化后的图像信息，并将所述优化后的图像信息发送并最终放映到屏幕上； 所述数据总线接口包括LVDS接口。
4.根据权利要求3所述的数字电影放映系统，其特征在于， 所述图像优化处理模块包括FPGA、MCU、GPU或ARM处理器。
5.根据权利要求1所述的数字电影放映系统，其特征在于， 所述图像优化处理参数包括:图像拍摄参数、亮度、色彩均匀度、几何形状、图像锐度和对比度。
6.根据权利要求4所述的数字电影放映系统，还包括摄像设备，其特征在于， 所述图像采集分析系统包括图像采集模块和图像分析模块，其中: 所述图像采集模块，用于驱动摄像设备采集屏幕上真实的放映图像信息，并将采集后的真实的放映图像信息发送至所述图像分析模块；所述图像分析模块，用于接收所述图像采集模块传送的真实的放映图像信息，分析所述真实的放映图像信息，建立图像优化处理参数，将所述图像优化处理参数传送至放映机系统中的图像优化处理模块。
7.一种数字电影放映方法，其特征在于，包括如下步骤: 视频输入模块输出原始图像信息至图像优化处理模块； 图像采集分析系统采集屏幕上真实的放映图像信息，并将所述真实的放映图像信息分析并建立图像优化处理参数并发送给所述图像优化处理模块； 图像优化处理模块根据由真实的放映图像信息获取的参数进行比对和补偿，并将优化后的图像信息输出； 图像优化处理模块根据图像采集分析系统中取得的真实的放映图像信息分析得到图像优化处理参数，根据图像优化处理参数对输入的原始图像进行比对和补偿，并将优化处理后的图像信息输出到视频输出模块； 视频输出模块将图像优化处理模块优化处理后的图像输出放映到屏幕上。
8.根据权利要求7所述的数字电影放映方法，其特征在于: 所述图像采集分析系统采集屏幕上真实的放映图像信息，并将所述真实的放映图像信息分析并建立图像优化处理参数发送给所述图像优化处理模块包括如下步骤: 在放映前通过放映测试信号采集获得用于分析和建立图像优化处理参数的信息；或/和执行在放映过程中间断的或实时的采集放映画面，获得用于分析和建立图像优化处理参数的信息的操作； 在真实的放映图像信息的采集过程中，摄像捕捉屏幕上真实的放映图像信息，将所述真实的放映图像信息和分析取得的处理参数输出到所述图像优化处理模块进行优化处理。
【文档编号】H04N9/31GK103533317SQ201310473990
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】林民杰, 赵中伟, 何玮, 李海洲 申请人:中影数字巨幕（北京）有限公司