分发高质量图象和音频节目到远程场所的装置和方法

专利名称：分发高质量图象和音频节目到远程场所的装置和方法
背景技术：
Ⅰ．发明领域本发明涉及电子音频/图象(visual)，更具体地，本发明涉及一种装置和方法，用于把静止的或移动的数字图象和音频信息分发到各种供显示的场所。本发明进一步涉及从中央设备到多个投影显示器或显示系统的高分辨率电子音频/图象节目的编码、加密、传输、存储、解除压缩、解密以及再现。
Ⅱ．现有技术的描述数十年来，电影工业已经依赖于复制、分发和放映电影影片，把创造性的节目素材传送到在国家和世界各处地理上分散的电影院。在很大程度上，这种影片素材的分发方法和结构在数十年中已经难于改变。
在

图1中示出当前的影片复制和分发过程。影片复制一般从质量优越的摄影机的底片开始。在电影制片厂50处，在制作原版影片的过程之后，影片编辑52制作主片拷贝，影片复制单元54制作所谓的分发负片，从分发负片大量制作分发图片(print)(众知为“正片”)。根据影片分发所要求的发行量或拷贝的数目，可以有更多的中间步骤或在每个阶段制作多个拷贝。通过跑片员或其它物理手段把影片正片分发到如电影院56所示例的各电影院。在电影院56处，通过使用影片放映机58把图象从影片放映到显示表面而显示电影。在这种传统的系统中，一般通过音频编辑系统51产生音频节目的多个声道，并把这些声道和电影图象一起印制在影片上，以致可以在时间上同步于电影院放映系统中的电影图象而在电影院音响系统57上再现这些声道。
虽然图1所示的分发过程工作得很好，但是它具有固有的限制。由于电影胶片素材的使用和影片媒体的带宽限制，对于提供高保真度多声道音频节目的能力受到限制。然而，制作大量影片复制件的代价很高，对于每个故事片应有长度的影片可能要花费许许多多的美元。还有，与把电影影片的大金属容器物理地分发到大的而且数目增多的电影院场所相关联的是代价大、复杂性和时间延迟。还有，在电影工业中的增长趋向是所谓的“复式”电影场所，其中在一个电影场所安排或分成多个放映厅。在复式组合体中，每个放映厅可能同时放映一部电影，而在其它放映厅中正在放映另外的电影。
由于制作了大量的复制件，所以防止非法复制和素材的盗窃变得日益困难。估计在电影业方面由于盗版和盗窃造成的漏税损失每年总计要有几十亿美元。此外，由于灰尘堆积、磨损、热变化和其它未知的因素，复制素材随时间而降低质量。最后，在图片素材(可以包含受控制的有害素材)可能发生的损坏中包含管理成本和其它费用。
新的和冒出的技术使之有可能提供对进行影片分发问题的另一种解决途径。例如，数字技术的进步导致分发概念的革命，从而待传送的节目是按电子地存储的数字格式，而不是在光学影片媒体上。可以在各种磁媒体或小型光盘上，或通过有线、光纤、无线或卫星通信系统分发数字图象。
然而，包括数字方法在内的另外的分发技术尚未能提供使用电影影片可用的图象质量和放映亮度。一般，竞争性的技术包括供在视频监视器、电视机或投影设备上显示的，记录在各种磁媒体或光媒体上的音频/视频(A/V)信号。由于带宽的限制，这些技术不提供影片的质量。
虽然现在可以用卫星传输方法，但是当前还不能大批地用于高质量AV素材的分发。由于影片节目的分发基本上是洲间范围的一种特殊类型的广播，看来对这种大范围的广播，具有固有优点的卫星分发方法极适合于影片分发。然而，为了以“实时”发送极高质量的AV信号，数据率的要求(按每秒的位数)在每秒15亿位的数量级。即使是发送单个节目，这样的高数据率等于要求整个卫星的容量来发送，这是过高的费用。除了经由卫星发送需要信息的能力之外，必须使用高质量的放映机来显示所接收到的信息，在以前尚未有这种设备。
为了降低传递极高质量电子图象的数据率要求，正在开发压缩算法。一种能够提供明显的压缩同时又保留图象信号质量的数字动态图象压缩技术利用编码离散余弦变换(DCT)系数数据的自适应尺寸的块和子块。此后把这种技术称为自适应块尺寸离散余弦变换(ABSDCT)方法。选择自适应块尺寸来利用图象数据的一帧内的信息存在的冗余。在题为“自适应块尺寸图象压缩方法和系统”的美国专利第5,021,891号中揭示所述技术，所述专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。还在题为“自适应块尺寸图象压缩方法和系统”的美国专利第5,107,345号中揭示DCT技术，所述专利已转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。此外，在题为“自适应块尺寸图象压缩方法和系统”的美国专利第5,452,104号中揭示结合离散四树变换技术的ABSDCT技术的使用，所述专利也转让给本发明的受让人，并在此引用作为参考。在这三个专利中应用内帧编码，其中对图象序列的每一帧编码而不管任何其它帧的内容。
使用ABSDCT，可以把需要的数据率从所述的每秒15亿位左右降低到约每秒5千万位而没有可辨别的质量降低。可以以极合理的价格使用单个卫星发射机一应答器容易地发送这个经压缩的数字数据速率，特别当考虑到可以使遍于给定的地理区域或国家内的成千上万的电影院接收者接收到这种单个传输。
使用数字电子格式的音频信息分发实际上增加没有质量降低的快速、低成本复制的潜力。然而，存在与数字技术相关联的“复制方便”一起的加密技术，以保证使信息以一种方式编码，而防止正在分发的有用消息分发到未受权的各方。
诸如ABSDCT压缩技术之类的新技术、先进的放映设备和电子加密方法提供“数字影院”系统的可能性。一般，定义数字影院为极高质量影片节目的电子分发和显示，所述极高质量影片节目已经为了存储、传输和显示的目的而被转换成数字电子显示。数字影院系统将克服许多当前影片分发过程的限制。使用诸如卫星系统之类的传输方法，大大地降低了包括在影片复制和分发中的费用。数字系统不会象电影影片那样随时间而降低质量。此外，数字系统实际上消灭了电影影片的盗窃和非法复制，并进一步提供在数字系统本身内实现安全措施的可能性。然而，电影业或有关技术尚未开发完整的数字影院系统。
尚待解决几个争论点和问题。新数字影院系统将要求改进形式的保护以防止对电影院的盗窃。为了得到较大的经济回报，多个放映厅组合的电影院已经增大，结果造成更复杂的显示调度表和显示给定影片的位置数目较多。使用当前的技术显示会要求向电影院提供许多另外的电子拷贝，带有相关的复杂度和操作成本。
仍由上述老的电影影片拷贝和分发技术定义分发路线和机构。需要新技术和装置以取得所建议的数字影院处理的全部的优点，减少拷贝、更快地到市场发行，更新在发行中的产品，同时以合理的成本提供增强的调度表和分发灵活性。同时，某些影片制作者、制片厂和电影院经理喜欢对发行和分发有增强的中央控制，并能够扩展到较新的市场。例如，希望能够提供具有另一个声道的影片或其它音频视频显示，以成本更有效的方式寻找多语言的或另一种语言的观众的增大的市场。
所需要的是把某些技术集成到一个系统和方法中，用于传递和管理用于大屏幕观看的高质量图象和音频节目。需要一种系统和方法，用于可靠地传输到指定电影院的极高质量图象和音频信号、电影故事片的灵活的调度表和广告、高质量音频信号的集成和内部安全措施。通过在下述方式中的的本发明可以达到这些目标。
发明概要本发明是一种系统和方法，用于把高质量图象和/或音频节目从一个或多个中央装置电子分发到一个或多个显示系统或电影院系统。装置和方法对图象和音频信息提供编码和加密，所述图象和音频信息的一般形式为在中央枢纽处的节目素材、该素材的大范围分发、以及在一个或多个放映厅和显示位置处的节目的存储和大屏幕显示。节目素材一般包括电影图象、时间同步的音频节目、和/或诸如视力障碍观众的视频暗示跟踪、外语和/或听力障碍观众的说明字幕、或多媒体时间暗示跟踪之类的其它有关信息。节目素材可以是时间间隔较长的(诸如故事片长度的电影)，或时间间隔较短的(诸如电影预告片或商业广告)，或静止的图象(诸如广告或通知)。诸如在背景音频节目的情况中，音频和其它有关节目不需要在时间上与图象信息同步。
在中央枢纽处，处理节目信息以供分发。可以应用位于中央枢纽处或另一个场所的一个源产生系统从模拟或数字输入产生电子音频和图象信号。源产生系统一般包括用于产生电子图象信号的电视电影演播室，以及用于产生电子音频信号的音频读出器。另一方面，可以从电子摄影机或诸如基于计算机的图象产生系统之类的其它电子源直接提供电子信号。
然后通过压缩/加密系统对电子图象和音频信号进行处理。再有，可以使压缩/加密系统位于中央枢纽处或源产生系统的相同装置处，例如，电影制片厂。使用众知的动态压缩技术，并可以方便地以有线、光纤、无线或卫星通信系统来发送经压缩的信号。可以使用标准数字音频压缩算法压缩音频信号。
加密技术包括时间-变化电子密钥值和/或数字控制字序列的使用，仅向已核准的接收机提供所述加密技术。此外，可以在图象和/或音频信号中加入数字签名或“水印”。一般观看的观众不能觉察到水印、电影院和/或指定的视频识别器，但是当在非实时或静止帧再现下分析时，可以用于识别节目的未核准的拷贝。在单独的解密器单元处产生对图象和/或音频信息解密所需要的解密信息，所述单独的解密器单元是使用发送到电影院的秘密放映厅指定密钥和安全信息的。一般，对图象和音频信号分开加密。通过把图象和音频部分作为独立的节目而进行处理，可以为了诸如语言变化之类的各种原因而把不同的音频节目结合到图象节目中。
把经压缩和经加密的信号提供给在中央枢纽处或枢纽处的调制/传输系统。调制/传输技术一般加入误差校正信息并调制用于传输的传递数据流。一般通过卫星进行传输，虽然也可以使用地面电缆、光纤或其它无线方法。可以以这样的方式改变广播节目的传输速率，致使可以以较慢于、较快于、或等于压缩数据速率的速率来发送。当以与压缩速率相同的速率产生数据传输时，支持有效事件的传输。
中央枢纽还包括网络管理系统。网络管理系统可以包括控制处理器以管理系统的总的操作，包括广播、再现/显示、安全以及总的监视/控制和网络管理功能。系统能够在中央或分布式的全自动控制、半自动控制或用人工插入的情况下进行操作。
在网络管理系统的控制下，把节目素材和附加的控制信息广播到电影院系统。虽然能够接收所有的发送节目，但是电影院系统仅选择性地接收电影院系统打算要的节目。系统包括控制方法，用于把每个广播节目的识别符通知电影院系统。此外，提供控制方法以控制每个电影院系统对所接收到的节目的选择存储。
在电影院系统处，接收机/解调器接收广播节目。一般，使用碟形天线来接收卫星信号。接收机/解调器还对所接收到的信号进行解调，并在经解调的信号上进行误差校正。一般，把传递分组流形式的经解调的信号和误差校正结果一起提供给电影院管理系统。
电影院管理系统监视经解调的信号的误差，并请求再传输包含误差的信号部分。电影院管理系统应用返回链路通信路径(从电影院系统到中央枢纽)请求再传输。返回路径可以使用电话网络、卫星信道、互连网或其它低数据率通信方法。
在电影院管理系统的控制下，在电影院系统中的存储阵列提供节目素材的本地中央化存储。存储阵列可以是固态的、磁的、或光学的，而且可以同时存储数个节目。可以经由局域网(电子的或光学的)如此地连接中央存储系统，致使可以在任何经核准的显示系统(即，放映机)上再现和显示任何节目。还有，可以在两个或多个显示系统上同时再现相同的节目。使节目素材从存储阵列经由局域网(LAN)通过路由发送到指定的放映厅，所述局域网可以使用各种LAN结构。为了本说明的目的，本概要假设使用结合中央网络交换结构的LAN。然而，该系统也可能是其它类型的LAN结构。
在再现期间，在放映厅处以实时处理节目素材。所述处理包括数据率解除压缩和安全解密(或去扰频)。解除压缩和解密算法和在中央枢纽处所使用的压缩和加密技术有关。通过在放映厅中的放映机显示解除压缩/解密的图象信号，同时通过电子音响系统展现音频信号。
电影院管理系统一般控制放映操作的所有方面，包括所接收到的节目的存储、节目信号的解除压缩和解密、以及节目素材的显示。虽然仅在电影院系统处接收一次节目，但是可以使存储在存储阵列中的节目再现多次。电影院管理系统可以控制每个节目所允许的再现时间周期和/或再现次数。另一方面，可以在电子放映机、远程控制单元处本地地设置显示过程的控制，或通过枢纽或其它中央部件的中央控制之下发生。此外，可以配置电影院管理系统成为与诸如许可、购票、推销、记号、环境控制、照明、音响系统操作等其它电影院操作集成在一起的放映操作。每个电影院系统可以包括多个共享公共存储和控制功能的放映厅系统，用于更灵活和价格更经济的显示选择。
数字加密的使用提供数字电影院系统的内部安全措施。使用密码技术来提供一端到一端的加密数据传递。即，在源产生系统(SGS)处对图象和/或音频信息加密，并在再现期间正好在电影院系统中的放映厅处进行解密。除了电子安全措施之外，物理安全措施提供节目素材的附加的保护。
通过在电影院系统中的放映机显示之前，物理安全措施对“导线抽头”处的解除压缩/解密信号的保护特别重要。在一个较佳实施例中，把解密/解除压缩功能收纳在安全、容纳自身的机箱中，所述机箱以如此的方式物理地附在放映机上或嵌入其内部，未核准接触它不能把它拆卸，并能物理地防止对解密信号的探测。此外，侵入该安全的环境或机箱会引起一个过程的开始，所述过程消除或擦除密码密钥信息，否则消除或改变在放映馈入点处可得到的数字数据，以防止拷贝。
相应地，提供完整的数字电影院系统，用于对从一个或多个中央装置到一个或多个复式电影院中的放映厅或其它场所的高质量节目素材进行压缩、加密、可靠的传输、存储和再现，以及必须的管理功能以监视和控制这种系统。
附图简述从连同附图的下述详细描述，本发明的特征、目的、优点将更为明了，在所有附图中，相同的字符标识相同的部件，其中图1是传统电影分发系统的方框图；图2是本发明的数字电影院系统的示例实施例的高级方框图；图3是基于影片的源发生系统的方框图；图4是压缩/加密系统的方框图5是调制/传输系统的方框图；图6是网络管理系统的方框图；图7是经排列的电影院系统的方框图；图8是示出枢纽内部网络和中央枢纽冗余的方框图；图9是电影院接收机/解调器的方框图；图10是电影院管理系统的方框图；以及图11是电影院解码器系统的方框图。
较佳实施例的详述本发明包括一种系统和方法，有时称之为“数字电影院”，用于诸如电影影片之类的高质量音频/视频节目从一个或多个中央分发点(称为中央枢纽、设备或站)到多个接收站(称为电影院系统、电影院、复式电影院或显示系统)的电子分发。数字电影院系统结合在图象和音频压缩、放映技术、加密方法以及许多其它领域中的新发明。提供可以包括各种装置的完整的系统，用于编码、加密、传输、存储、解除压缩、解密和音频/视频素材的再现、以及系统各种功能的控制。
设计数字电影院来替代到诸如电影院或远程放映厅之类的每个再现或放映场所的当前的影片物理分发方法。它消除了复制影片和由跑片员把影片运送到电影院的要求。它提供优越的音频/视频质量和内部安全措施的潜力。通过经由卫星或某些另外的高速媒体发送音频和图象方位信号，数字电影院进一步提供实时广播诸如运动事件和按电影院质量的音乐会之类的“活动事件”节目的可能性。另一方面，可以把节目发送到电影院并存储在诸如磁盘之类的存储装置上以供以后显示。
在图2中示出本发明的示例数字电影院系统。如在图2中所示，数字电影院系统100包括两个主系统至少一个中央装置或枢纽102和至少一个显示或电影院系统104(104A-104N)。在一个较佳实施例中，使用至少一个卫星106，把传递图象信息或数据和音频数据的信号从中央装置或枢纽102广播或发送到显示或电影院系统104。中央枢纽102支持在卫星106的轨迹内的或耦合到所选择的无线、有线或其它高速通信链路的所有电影院系统104(104A-104N)。一般，诸如室外露天剧场、学校、特别的餐厅等一系列电影院或显示场所形成场所的网络，它们使用本系统接收图象或音频信息。
虽然示出用于处理信息的单个中央装置或枢纽102，但是为了网络的增加和分发可靠性可能还要求一个备用枢纽装置。可以与相同的或其它卫星106、或其它类型的链路一起使用附加的枢纽102，对在相同的地理区域(或卫星轨迹)中的电影院104或其它显示场所提供服务。这会在正在提供服务(发送不同水平的节目、对类型稍有不同的设备提供服务等)的给定区域内竞争的不同影片供应者或其它服务提供者使用不同的枢纽时发生。本发明设想使用多个卫星和枢纽，如在行业内所描述，提供各种水平的服务。
一般，在接收图象或音频信息的显示场所的网络中的一个电影院或显示场所利用一个电影院或显示系统104(104A-104N)，并包括一些中央化设备和每个显示放映厅使用的某些设备。例如，卫星106可以是Ku频带地球同步卫星，虽然也可以使用其它频率和卫星轨道。已知多种卫星系统和卫星发射机一应答器，根据所要求的位置、价格、所要求的平均容量等，它们可以提供这种传递功能的服务。
在中央枢纽102处，源产生系统108把数字的电子音频和图象节目提供给系统。一般，源产生系统108接收影片素材并产生包含数字信息或数据的磁带。在极高的分辨率下对影片进行数字扫描，以建立电影或其它节目的数字版本。一般，已知“电视电影演播室”过程产生图象信息，而众知的数字音频转换处理产生节目的音频部分。不需要从影片提供被处理的图象，但是可以是单个画面或静止的帧型的图象，或是一系列帧或画面，包括那些表示为长度变化的电影片。可以把这些图象作为一系列或一组来显示以建立所谓的图象节目。此外，可以提供诸如视力障碍观众用的视频暗示跟踪、外语和/或听力障碍观众的说明字幕、或多媒体时间暗示跟踪之类的其它素材。相似地，使用单个或成组的声音或记录来形成所要求的音频节目。
另一方面，高分辨率数字摄影机或其它已知数字图象产生装置或方法可以提供数字图象信息。使用直接产生数字图象信息的数字摄影机对于捕获活动事件(基本上是立即或同时分发的)是特别有用的。也可以使用计算机工作站或相似的设备来直接产生待分发的图形图象。
把数字图象信息或节目送到压缩/加密系统110，它使用预先选择的已知格式或过程压缩数字信号，降低以极高质量再现原始图象所需要的数字信息量。在一个较佳实施例中，使用ABSDCT技术来压缩图象源。在上述美国专利第5,021,891、5,107,345、和5,452,104号中描述ABSDCT压缩技术。还使用标准技术数字地压缩音频信息，并可以在时间上与经压缩的图象信息同步。然后使用一个或多个安全电子方法对经压缩的图象和音频信息进行加密或扰频。
网络管理系统统112监视压缩/加密系统110的状态，并如所要求的那样把压缩/加密系统110引导到多个电影院、安全部分和和带压缩/加密数据的传输控制信息。然后把多路信号导向调制/传输系统114，在网络管理系统112的引导下，调制/传输系统调制经压缩的信息方位信号并把该信号经由卫星106发送到诸如电影院系统104A之类的电影院系统。即，可以在无线通信路径或链路上把经压缩的信息广播到电影院或显示场所。
在某些实施例中，以彼此独立的非邻接的或分开的方式传递经压缩的图象和音频信息。即，提供一种手段，用于压缩和传递与图象信息或节目相关联的音频节目，但是在时间上是分开的。当在相同时刻使用本发明处理和传递音频和图象时，没有什么要求。如合适的话，使用预先定义的识别符或识别机构或方案使相应的音频和图象节目彼此相关联。这允许在显示时刻或显示事件期间如所要求地把一个或多个预先选择的音频节目和至少一个预先选择的图象节目相链接。即，当起初或经压缩的图象信息在时间上不同步时，链接经压缩的音频并在显示时同步。如下所述，可以把经压缩的图象和音频信息一起或分开存储在中央装置中以备在以后的预定时刻上传递。
虽然图2示出使用卫星106发送广播信号，但是应该理解，也可以使用诸如众知的地面蜂窝式、微波或其它类型的射频中继装置之类的任何数目的地面无线传输方法来发送广播信号。另一方面，可以使用诸如众知的多一引下线(multi-drop)、互连网访问节点、专用电话线或点到点光纤网络之类的有线传输方法来实施本发明。
中央枢纽102还可以包括至少一个排列电影院系统116，用于监视由调制/传输系统114发送的，从卫星106接收到的信号的质量，并把接收质量测量值提供给网络管理系统112。排列电影院系统116不需要使用位于各个电影院的相似装置中发现的所有特征或处理能力，但是可以使用具有合适的接收、解调、解除压缩和其它部件的卫星接收机，用于产生对分析有用的信号。例如，为了允许在大多数与正在传递的数字数据的某些已知特征有关的情况中有足够的信号质量分析，排列电影院系统116明显地不需要提供一个完全高质量的图象以供放映。
当确定所发送的信号是质量差的时，为了提高传输质量，网络管理系统112可以调节压缩/加密系统110和/或调制/传输系统114。例如，可以使用所检测到的数字数据误差率中的变化、或在接收到的信号中的数据帧的损耗来改变压缩率，改变诸如信号功率之类的传输特征，自动地再发送部分信号，或在考虑到某些卫星传递问题时完全地中断传输。
本发明可以等效地应用于多种显示场所(诸如室外露天电影院、路旁餐馆复合体、城市放映厅、学校、特殊餐馆等)的图象和音频信息的显示，下面为了清楚的目的使用有关示例电影院或电影院复合体。熟悉本技术领域的人员容易理解本发明是怎样应用到其它类型的场所的。
在电影院系统104(104A-104N)处通过接收机/解调器120接收所传递的信号或广播信号。在一个较佳实施例中，使用卫星发射机一应答器传输信号，接收机/解调器120使用至少一个接收机天线138来接收信号。接收机/解调器120对所接收到的信号进行解调并监视经解调的信号的误差。为了有助于这个过程，可以在传输之前把附加检查信息加入经压缩的信息，以允许检测在所传输的信息块中的误差。
如果误差率超过预定的水平，则电影院管理系统122可以请求再传输包含误差的信号部分。可以使用返回链路113从电影院管理系统122把传输请求发送到中央枢纽102，所述返回链路可以使用带拨号或专用链路的电话、卫星信道、分组型数据链路、互连网、无线链路或其它低数据率通信方法。
在某些实施例中，也可以使用返回链路113来完成把信号部分或待传递到显示场所或电影院的数据帧的再发送。即，把返回链路113配置成两路链路，用于把例如包括再传输请求或其它信息的数据从电影院传递到中央枢纽，或把命令、一般操作信息或经压缩的图象和音频信息从中央枢纽传递到电影院。如进一步在下面所述，还可以使用该两路链路来传递密码密钥数据。
以至少一个而一般是多个放映厅128A-128M来构成电影院系统104(104A-104N)。例如，在某些商业市场中，把电影院构成为在一个场所具有许多放映厅的电影院复合体，通常称之为电影院复合体(cineplex)或复合电影院。可以把所接收到的信号广播或传递到在单个电影院复合体中的多个放映厅。
把经解调的信号具有电影院接口网络(TIN)126从接收机/解调器120发送到使用存储阵列124A-124N的中央存储系统123进行存储。存储阵列124A-124N的大小是可以约略估计的，以支持带有不同数目放映厅的电影院复合体。当要求显示而正从中央枢纽102接收到信息时，可以把经解调的信号作为替代经由电影院接口网络126提供给放映厅128A-128M之一(即，对于“活动事件”显示)。
当要观看一个节目时，从存储阵列124A-124N取得节目信息并使用TIN126把它发送到一个或多个指定的放映厅128A-128M。如果所指定的放映厅是放映厅128A，则解码器130A使用仅对受权的电影院提供的秘密密钥信息对广播信号进行解密，并使用与在源产生系统108(SGC)处使用的压缩算法相反的解除压缩算法使信号解除压缩。解码器130A把解除压缩的图象信息转换成放映系统使用的标准视频格式(可以是模拟或数字格式)，并通过电子放映机132A显示图象。对音频信息也进行解除压缩，并提供给放映厅的音响系统134A，以与图象节目一起再现。一旦某些节目的核准显示时间周期结束，就从存储阵列124A-124N的指定的一个或组成部分中擦除数字节目信息，以防止素材未核准的使用。虽然未特别地说明，但是放映厅128A-128M的每一个包括一个解码器、一个放映机和一个音响系统。
当要求多个观看场所时，把中央存储系统123配置成向不同的放映厅(彼此之间在时间上具有预先选择的可编程的偏离或延迟)传递单个图象节目的经压缩的信息。当把单个图象节目基本上同时提供给所选择的多个放映厅时，使预先选择的可编程的偏离基本上等于零或很小。为了提供极灵活的显示调度，在其它时间，这些偏离可以根据存储配置和容量从数分钟到几小时中任意地设置。这允许电影院复合体较好地寻访显示诸如首轮片之类的事件的市场要求。
实时活动事件节目的显示相似于电影片的显示，但是绕过了存储阵列124A一124N的存储-和-再现操作，或使用这种存储作为较短的项目缓冲器，以对潜在的暂态信号传递中断或发出同步进行计数。
任选地，在电影院系统104中提供一个或多个数字磁带记录器136。当卫星链路或某些其它广播技术不可以用时，或诸如成本或可用性原因等，当这种技术不是传递的较佳方法时，可以使用记录器136。既然是这样，就使用磁带或其它便携式媒体把节目从中央分发点分发到电影院104。磁带记录器136使用TIN 126把节目传递到存储阵列124A-124N。然后在较后的时间可以用节目信息以供显示。还可以把图象和音频节目的磁盘存储阵列124A-124N记录到磁带记录器136供长期归档存储，以在较后时间再装载到存储阵列124A-124N。
可以使用较高密度、高流量数据存储的其它手段来代替数字磁带记录器136。例如，在本发明中可以使用采用光盘技术的其它已知存储系统，象CDROM存储装置和数字通用光盘(“DVD”)，或甚至某些固态存储器阵列。
在图3-9中说明中央枢纽102的处理块的示例实施例，并在这里描述。在图3中示出源产生系统108。在示例实施例中，源产生系统108使诸如35mm电影片的影片图象源数字化，并把数字化的版本存储在磁带上。源产生系统108包括高分辨率(HD)“电视电影演播室”装置或过程40，用于接收影片源142并从影片142产生数字图象。在电影业内众知电视电影演播室处理，而且可以使用数个可大批量得到的服务或装置中的任意一个来实施该过程。然而，在一个较佳实施例中，使用高分辨率电视电影演播室处理，这在当前用技术领域中众知的CINTEL或Philips BTS生产的设备是可得到的。当正在设计一个服务时，根据成本和其它众知的因素来确定所使用的设备的分辨率和特定的选择。根据目标观众、可得到的放映设备和场所，包括要求对某些卫星传递降低数据率，还可以使用另外的分辨率。
如果原始影片是标准格式35mm源，则在使用每秒24帧的电视电影演播室过程的图象上执行该过程。可以使用高数据率磁带记录器存储电视电影演播室过程的数字输出，或使用较低数据率的磁带记录器，或其它已知图象存储系统和媒体立刻压缩和/或加密和存储。
由于电视电影演播室只处理图象，所以输入源的音频部分是独立于图象而处理的。如果音频源是模拟格式的，则一般在磁带144上把它提供给音频读出器146以供数字化。在一个实施例中，通过多路复用器148使多达12个声道的数字音频和数字图象结合，并把经多路复用的信号与图象节目一起存储在高分辨率数字视频磁带记录器(VTR录像机)150中，或相似的高容量数字存储系统中。另一方面，如上所述，可以存储音频节目并且与图象节目分开处理，但是所包括的同步信息允许在放映厅再现系统处与图象节目在时间上正确地对准而组合。
虽然所示出的作为中央枢纽102的一部分，但是应该理解，可以把源产生系统108设置在不是中央枢纽102的其它装置中。其它装置可以正好是适合于从磁性源或光学源产生数字信号。另一方面，源产生系统108可以包括带有内藏磁性或光学存储装置的数字摄影机，或直接产生数字源素材的其它图象产生的数字手段(诸如产生图形或特殊效果的计算机)。源产生系统108还可以包括静止图象的数字系统，诸如用于35mm图形幻灯片或印相的光学扫描器或图象转换器。因此，参与在图象节目的准备和显示中的正规的制片厂或诸如用于特殊效果的特殊的制片厂，或其它装置，可以产生所要求的数字素材，然后把所述数字素材传递到中央装置或枢纽以进一步处理或传输。
在图4中示出压缩/加密系统110的方框图。相似于源产生系统108，压缩/加密系统110可以是中央枢纽102的一部分或设置在分开的装置中。例如，压缩/加密系统压缩/加密系统110可以与源产生系统108一起位于影片或电视生产厂中。此外，图形或音频信息或数据的压缩过程可以作为可变速率过程来执行。
压缩/加密系统110接收数字信号，所述数字信号可以由源产生系统108的数字VTR 150提供。在进一步处理之前可以把数字图象和音频信息存储在帧缓冲器(未示出)中。
把数字图象信号传递到图象压缩器162。在一个较佳实施例中，图象压缩器162使用在上述美国专利第5,021,891、5,107,345和5,452,104中描述的ABSDCT技术来处理数字图象信号。
在ABSDCT技术中，一般彩色输入信号是按YIQ格式的，其中Y是发光率或亮度分量，而I和Q是色度或彩色分量。也可以使用诸如YUV或RGB格式之类的其它格式。由于眼睛对彩色的空间灵敏度较低，ABSDCT技术在水平方向和垂直方向的每个方向上通过因子2对彩色(I和Q)分量进行子-取样。相应地，使用4个发光率分量和2个色度分量来表示图象输入的每个空间分段。
把每个发光率分量和色度分量传递到块交错器。一般，向块交错器提供16×16块，块交错器安排在16×16块内的图象取样，以产生用于离散余弦变换(DCT)分析的数据的块和组合子块。DCT操作符是把时间一取样的信号转换成相同信号的频率表示的一种方法。通过转换成频率表示，已经示出DCT技术允许极高级的压缩，因为可以设计量化器而取得图象的频率分配特征的优点。在一个较佳实施例中，把一个16×16DCT施加到第一排序，把4个8×8DCT施加到第二排序，把16个4×4DCT施加到第三排序，并把64个2×2DCT施加到第四排序。
DCT操作降低在图象源中固有的空间冗余。在执行DCT之后，大多数图象信号能量趋向于集中在少数的DC系数中。
分析16×16块和每个子块的变换系数，以确定对块或子块编码所需要的位数。然后，选择块或要求最少编码位数的子块组合来表示图象分段。例如，可以选择2个8×8块、6个4×4块和8个2×2块来表示图象分段。
然后正确地对所选择的块或子块组合进行排序。然后准备传输，可以对DCT系数值使用已知技术进行进一步的处理，诸如频率加权、量化和编码(诸如可变长度编码)，但是不限于此。然后把经压缩的图象信号提供给至少一个图象加密器166。
一般把数字音频信号传递到音频压缩器164。在一个较佳实施例中，音频压缩器164使用标准数字音频压缩算法处理多声道音频信息。把经压缩的音频信息提供给至少一个音频加密器168。另一方面，在未经压缩，但是仍为数字的格式中，可以传递和使用音频信息。
图象加密器166和音频加密器168使用许多已知加密技术中的一种分别对经压缩的图象和音频信号进行加密。可以使用相同的或不同的技术进行图象和音频信号的加密。在一个较佳实施例中，使用包括图象和音频节目两者的实时数字序列扰频加密技术。
在图象和音频加密器166、168处，通过使用时间一变化电子键控信息(一般每秒变化数次)的扰频器/加密器电路处理节目素材。然后可以发送经扰频的节目信息，诸如通过在无线链路中的空间，任何人若不占有用于对节目素材或数字数据进行扰频的相关的电子键控信息就不能辨认。
加密一般包括对经压缩的信号的数字序列扰频或直接加密。词“加密”和“扰频”可以互换地使用，并可以理解为意味着使用许多密码技术进行扰频、覆盖或直接对所述数字流加密而处理各种源的数字数据流的任何手段，所述数字流使用用秘密数字值(“密钥”)产生的序列，用这种方式，不知道秘密密钥值极难于发现原始数据序列。
每个图象和音频节目使用通过显示场所或电影院指定的电子密钥信息提供和加密的特定电子密钥信息，只对经核准的电影院或显示场所放映(show)特定节目。放映厅需要经加密的节目密钥以对节目数据流进行解密。在节目再现之前把经加密的节目密钥发送或传递到经核准的电影院。注意，可能在经核准的放映周期开始之前数天或数周就发送节目数据流，而在经核准的再现周期开始前刚发送经加密的节目密钥。也可以使用低数据率链路或诸如磁盘或光媒体盘、Smart卡、或其它具有可擦除存储器元件的器件等可输送的存储部件来传递经加密的节目密钥。可以以如此的方式提供经加密的节目密钥以控制核准放映节目的特定电影院复合体或放映厅的时间周期。
每个接收到经加密的节目密钥的放映厅使用它的放映厅特定密钥对该值进行解密，并把经解码的密钥存储在存储器装置或其它安全存储器中。
当要再现节目时，最好用一个与在加密系统110中准备加密信号时使用的算法对称的算法，现在使用电影院或场所特定密钥信息或节目特定密钥信息按实时解扰频/解密节目信息。
除了扰频之外，图象加密器166可以把一个通常是数字特性的“水印”增加到图象节目。这包括把场所特定识别符和/或时间特定视频识别符插入节目序列。即，构成水印以指示经核准的场所和显示时间，当需要时，用于更有效地跟踪违法的拷贝的源。可以对水印编程使之频繁地出现，但是在再现过程中的伪随机周期使观看的观众看不到它。在所定义的正常传递速率上显示解除压缩的图象或音频信息期间，水印是感觉不到的。然而，当以与正常速率显著不同的速率(诸如在较低的“非实时”速率或静止帧再现速率)显示图象和音频信息时，可检测到水印。如果发现未经受权的节目拷贝，则核准结构可以读出数字水印信息，并可以确定制作该拷贝的电影院。也可以施加或使用这种水印技术以识别音频节目。
把经压缩的和经加密的图象和音频信号两者提供给多路复用器170 。在多路复用器170处，图象和音频信号与时间同步信息一起多路复用，以允许在电影院系统104处以时间对准的方式再现图象和音频流。然后，使数据分组形成节目流的节目分组器172对经多路复用的信号进行处理。通过对数据的分组，或形成“数据块”，可以监视在电影院系统104处接收到的节目流中所接收块的误差，并且仅对出现误差的这些块而不是整个节目作出再传输的请求。这样使传输中的可靠性和效率增加。
在本发明的另一个实施例中，把节目的图象和音频部分作为独立的和性质不同的节目来处理。因此，不是使用多路复用器170使图象和音频信号多路复用，而是使图象信号独立地分组而传递。在该实施例中，可以不包括音频信号而传递图象信号，反之亦然。仅在再现时间把图象和音频节目组合成组合节目。这允许为了诸如变化语言、提供后发行更新或节目变化、使之符合本地区的标准等各种原因而把不同的音频节目或图象节目组合。这种把不同的音频多声道节目灵活地分配到图象节目的能力是极有用的，特别在改变已经发行的节目中和在寻找影片业现在可得到的较大的多种文化市场中，使成本最小。
可以在经编程以执行这里所描述的功能的软件控制的处理器中实现压缩器162、164、加密器166、168、多路复用器170以及节目分组器172。即可以把它们配置成通用功能硬件，包括多种在软件或固件程序控制下工作的可编程电子器件或计算机。可以另外使用某些其它技术(诸如通过ASIC或通过一个或多个电路卡装置)来实现它们。即，构成专用硬件。
把图象和音频节目流发送到存储阵列174。另外，可以把节目流发送到数字线性磁带记录器176。
CES控制器178主要负责控制和监视整个压缩/加密系统116。可以通过对一般用途硬件装置或计算机进行编程以执行所要求的功能，或通过使用专用硬件来实现CES控制器178。在枢纽内部网络上把网络控制从网络管理系统112提供给CES控制器178(图2)，这将在下面描述。CES控制器178使用已知的数字接口与压缩器162、164、加密器166、168、多路复用器170以及节目分组器172进行通信，并控制这些单元的操作。CES控制器178还控制和监视阵列174、数字线性磁带记录器176、在这些装置之间传递的数据以及调制传输系统114(图2)。
最好把存储阵列174构成为一组硬盘驱动器，通常它将与在电影院系统104(图2)中的盘存储阵列124有相似的设计。然而，熟悉本技术领域的人员将会理解，在某些应用中可以使用诸如可再写光盘之类的其它媒体。中央枢纽盘存储阵列174的容量可以低于所有电影院系统104(所有放映厅或场所的总和)的组合容量，因为一般一次只需要在存储阵列174中存储一个节目。通常，在已经从存储器传递和除去每个节目之后存储新节目。然而，根据正用于接收所传递素材的设备，一次可以存储多个节目，甚至在给定的链路上一次性地传递。在压缩阶段，盘存储阵列174接收来自节目分组器172或数字线性磁带记录器176的经压缩的和经加密的图象、音频和控制数据。在传输阶段，盘存储阵列174把所存储的数据发送到调制传输系统114。CES控制器178管理盘存储阵列174的操作。
控制多路复用器180接收来自盘存储阵列174的节目流和来自CES控制器178的控制信息。控制多路复用器180使这两个数据流多路复用，并把经多路复用的数据流提供给输送分组器182。输送分组器182使数据流分组以形成输送数据流，并把经分组的流发送到调制传输系统114。
采用数字线性磁带记录器176(DTR)，用于使经压缩的图象和音频归档，并用于把录在磁带上的节目分发到没有可用的卫星或其它所要求的无线或有线链路的电影院。即，用于产生用于分发的数字信息磁带。在压缩阶段，磁带记录器176接收来自节目分组器172的经压缩的和经加密的图象、音频和控制数据。当磁带记录器176把记录在磁带上的数据传递到盘存储阵列174时，可能使节目不再存档。CES控制器178管理数字线性磁带记录器176的操作。
在图5中说明调制/传输系统114。调制/传输系统114对来自压缩/加密系统110的输送数据流执行调制和传输。调制/传输系统114包括至少一个调制器200和IF上变频器202，一般把它们放置在相同的物理装置中，如压缩/加密系统110、网络管理系统112和排列电影院系统116(图2)。调制/传输系统114进一步包括RF转换器204、高功率放大器206和调制/传输系统控制器208，把它们放置在地面站中或接近地面站处。
调制器200是标准的子系统，它加入正向误差校正信息并调制输送数据流，用于使用已知技术通过卫星(或其它无线传输路径)传输。在一个实施例中，把本技术领域中众知的卷积和链接里德一索罗门(Reed-Solomon)编码技术用于正向误差校正功能。可以采用标准PSK(相移键控)调制器，用于调制功能。
IF上变频器202把来自调制器200的输出变换到，例如，140MHz的中频(IF)。然后把该信号提供给RF上变频器204。如所众知，可以通过使用现有设备而为了与系统的其余部分兼容而仅作较少的修改而实现本子系统的实施。
RF上变频器204一般是一个标准子系统，它把IF信号变换成适合于卫星传输的发送信号。在一个较佳实施例中，把140MHz的IF信号变换成Ku频带信号。Ku频带输出可以从约14.0GHz调谐到14.5GHz。可以实施两个上变频器和一个自动切换单元(未示出)以提供改进系统可靠性的设备冗余度。把该输出提供给高功率放大器206进行放大。对于通过卫星的信号传输，或按需要，可以另外使用不是Ku频带的频带。
高功率放大器206放大用于传输到卫星发射机-应答器的Ku频带(或其它所要求的频率)发送信号。可以使用两个高功率放大器和一个自动切换单元(未示出)以提供改进系统可靠性的设备冗余度。
MTS(调制/传输系统)控制器208可以用于与地面站210中的设备对接、配置和进行监视。使用诸如个人计算机或工作站之类众知的可编程硬件可以实施控制器208。
地面站210包括所有的RF互连和一个天线。一般包括一个RF小屋或结构以容纳RF上变频器204、HPA 206、MTS控制器208和有益的功率和空气调节设备(未示出)。一般，使用一个或多个公共广播信道从地面站210把节目和控制信息广播到电影院系统。广播信号包括把每个广播节目的识别符通知电影院系统的控制信息。此外，把控制信息发送到电影院系统，以致电影院选择性地只存储打算用于特定电影院系统的接收节目以及与系统操作相关联的其它控制功能。如所述，按需要，一般可以在高速/速率或低数据率链路上传递该信息。
现在参考图6说明网络管理系统112。网络管理系统112控制和管理数字电影院系统100。这包括控制和监视中央枢纽102和电影院系统104的网络的部件。可以是中央化的控制，以致网络管理系统112管理系统的总操作，包括广播或传递、再现/显示、安全以及总的网络管理功能。另一方面，可以实施分发管理系统，在其中在显示或电影院系统中的处理器控制某些电影院功能。
网络管理系统112包括至少一个网络管理处理器220，它是数字电影院系统100的中央控制器或“大脑”。一般，网络管理系统112是基于标准平台工作站或相似的可编程数据处理硬件的。网络管理处理器220管理数字电影院系统100的调度和安全方面。
在网络管理系统112的控制下，可以在电影院104显示节目的时间之前从中央装置或枢纽102广播节目。除非要求实时活动事件广播，一般都利用上述过程。因此，在比从中央枢纽102广播节目迟后的时间上，一个独立的过程控制预先存储的节目素材的再现。
网络管理处理器220还控制节目的广播、传输或传递速率。根据节目的类型和传递信道或路径的指定，传输速率可以是固定的或变化的。例如，这可以根据特定卫星发射机-应答器，或其它数据链路的传递速率。在较高速率处还会发生平行的节目传递。所存储的，待在较后时间再现的节目的传输数据率可以大于、小于或等于该节目的“实时”速率。还有，对于提供有变化的压缩质量水平的不同的节目，节目素材的压缩编码的数据率可能是变化的。以和压缩速率相同的数据传输速率来支持活动事件节目的传输。
可以提供冗余网络管理处理器作为后备。网络管理处理器220在枢纽内部网络上与系统中的其它部件对接，一般使用诸如以太网之类的标准多-引下线网络结构来实施枢纽内部网络。然而，可以使用其它已知的网络方案和类型，包括基于光学的链路。这里，网络管理系统112的以太网枢纽224支持枢纽内部网络，如下面参考图8所述。
网络管理系统112还可以包括调制解调器组226，它提供在PTSN上到电影院网络的接口，一般包括一组拨号电话调制解调器、电缆或卫星调制解调器、ISDN或蜂窝链路控制器，或其它已知手段。调制解调器组226通过调制解调器服务器功能与网络管理处理器220对接。调制解调器组226的作用如同从电影院到中央枢纽102的返回链路通信路径的接收机。电影院可以利用返回路径来请求从中央枢纽102再传输带有误差的节目数据块。此外，可以使用该链路请求额外的节目显示，或变化或更新节目素材。在节目素材的传输期间或之后可以产生再传输的请求和再传输本身。在另一个实施例中，可以通过卫星信道或其它低数据率通信方法或经由互连网提供返回路径。既然是这样，可以实施用于对接的其它合适的已知手段或装置来代替调制解调器组226。
在图7中示出的排列电影院系统116监视所发送信号的质量并把质量测量值提供给网络管理系统112。
排列电影院系统116包括至少一个电影院系统接收机232，它一般和电影院系统接收机104的接收机具有相同的设计。接收机232至少和一个接收机天线234相对接，所述天线用于通过卫星106接收从调制传输系统114发送的信号。另一方面，当使用其它类型的链路时，为了测试这种链路的质量，使用电缆或光学馈入接口。排列电影院系统116还包括至少一个管理处理器236，它接收来自电影院系统接收机232的信号并测量所发送信号的质量参数。管理处理器236还向网络管理系统112提供质量报告。在一个较佳实施例中，管理处理器236在以太网或高速数据总线上与网络管理系统112对接。
现在参考图8说明枢纽内部网络250的方框图。枢纽内部网络250是中央枢纽102的骨干。可以把枢纽内部网络在内部扩展成运行IP协议组的以太网局域网(LAN)。因此，在中央枢纽中，枢纽内部网络250与压缩/加密系统110(110A-110B)、调制/传输系统114(114A-114B)、网络管理处理器220和排列电影院系统116(116A-116B)物理地互连。如果需要，作为适合于本地和远程功能的功能性划分，还可以提供一个外部接口把中央枢纽102连接到外部计算机网络或通信系统。
在一个较佳实施例中，给中央枢纽102提供冗余或备用部件，以符合在主要部件失效事件中的可用性要求。如进一步在图8中所示，在中央枢纽102内的每个系统具有基本系统和一个平行的备用系统或带有自动切换能力的内部冗余度。因此，使用一系列冗余以太网收发机或许多冗余以太网收发机组254A-254E把枢纽内部网络250连接到压缩/加密系统110A和110B、调制/传输系统114A和114B、网络管理处理器220A和220B和排列电影院系统116A和116B。这些收发机通过两个或多个以太网卡进行通信，这里把所述卡指定为卡A和卡B或元件252A和252B。熟悉本技术领域的人员容易理解如何提供冗余系统和连接，并可以按需要增加带有合适的互连和接口元件的系统的数目，用于较高级的冗余度。提供冗余处理的能力来保证在对时间高度敏感和有要求的显示市场(诸如首映电影)中可靠地操作。某些冗余部件可以按要求在“等待”或“热起动”模式中操作，当需要时，用于快速选择和切换。
如前所述，从中央枢纽102把音频/视频节目分发到诸如电影院系统104之类的显示或电影院系统。在图9-11中示出电影院系统104的处理块的示例实施例，并在这里进行描述。
图9示出电影院系统104的接收机/解调器120。接收机/解调器120包括室外单元270，它包括低噪声块和指向或跟踪卫星106的抛物面碟形天线，室外单元270接收从中央枢纽102发送的信号、放大该信号、并把它转换成中频(IF)以备进一步处理。碟形天线一般是调偏馈电(offset feed)碟形天线。根据接收机的地理位置和感兴趣的频率，一般，碟形天线的尺寸范围从直径1.0到1.6米。可以把碟形天线安装在穿过或不穿过屋顶的一个支柱上。一般，把碟的尺寸设计成足够的小，以避免在各种政府或其它规则法令下的限制。一般，低噪声块是标准数字视频广播低噪声块(DVB LNB)，它放大所接收到的信号并把它下变频到中频，供解调器进行处理。在一个实施例中，从LNB的输出信号是在L频带频率范围的IF(中频)。LNB有一个安装在碟形天线焦点上的馈电喇叭。标准同轴电缆把LNB连接到接收机/解调器120的解调器272。
接收机/解调器120还包括解调器272、自动请求再传输(ARQ)处理器274和输送分用器276。在一个较佳实施例中，实施这3个部件作为一般用途计算机(诸如已知IBM兼容个人计算机或工作站)的插入电路卡组件。可以把电路卡组件安装在电影院管理系统122的里面。
回忆一下，虽然从中央枢纽102广播节目，并且虽然电影院系统104能够接收所有发送的节目，但是电影院系统104只是选择性地解调和存储所接收到的打算供给特定电影院系统的节目。在广播信号中包括控制信息，通过多路复用在所发送的节目流中的这个控制信息，把打算特别供给电影院系统的节目通知他们。
因此，解调器272从室外单元270接收到的IF信号恢复所选择节目的数据和时钟。解调器270可以执行许多解调技术中的任何一种，诸如当已经使用QPSK方案对节目信号进行调制时，可以执行QPSK解调技术。解调器270可以是一个标准集成电路，诸如一般用于直接广播电视接收的机顶接收机设备。这种解调器装置一般包括正向误差校正(FEC)信号处理功能。例如，可以使用带维特比解码的卷积编码与链接里德-索罗门编码和解码一起执行误差校正。在一个较佳实施例中，卷积码是一个k=7,r=7/8代码，而里德-索罗门是一个(204,188)代码。把经校正的误差输出提供给ARQ处理器274。
ARQ处理器274进一步在来自解调器270的信号上执行误差校正。ARQ处理器274使用诸如循环冗余检查(CRC)码、经解调信号的序列数据的固定长度块之类的方法计算数字签名。把每个块的数字签名计算结果与一个数字签名值进行比较，所述数字签名值是通过在中央枢纽102处的调制/传输系统114使用相同的数字签名算法计算的，而且该数字签名值已经在卫星信道上与数据流一起发送。如果ARQ处理器274所计算的数字签名同与数据一起发送的数字签名不相同，则表示块误差。通过块识别值唯一地识别每个这样的数据块。ARQ处理器274记录在计算的数字签名值和为该块发送的数字签名值中展现差异的任何块的块识别符值。电影院管理系统122可以利用返回链路284请求再传输任何或全部经比较数字签名有差异的数据块。然后，中央枢纽网络管理系统112可以再发送电影院系统104所请求的这些块。电影院管理系统122可以替代一些块，在这些块中，所发送的和本地计算的数字签名与具有相同块识别值的再发送块不相同。这种方法大大地降低了所接收到的信号的最后误差率。从ARQ处理器274的输出数据最好具有在1×10-10和1×10-11之间的误差率，或更小。然后把数据提供给输送分用器276。
输送分用器276对经解调的数据流去除分组，把命令分组发送到电影院管理系统122，并把经压缩的/经加密的图象和音频分组发送到存储阵列124。
在图10中示出示例电影院管理系统122。电影院管理系统122提供操作控制和监视整个显示或电影院系统104，或在电影院复合体中的放映厅。电影院管理系统还可以使用节目控制手段或机构，用于从一个或多个所接收到的个别图象和音频节目建立节目组，在核准期间，调度这些节目以便在放映厅系统上显示。
电影院管理系统122包括电影院管理处理器280和至少一个调制解调器282，或其它与返回链路(用于使用返回链路284把消息发送回中央枢纽102)对接的装置。电影院管理系统122包括诸如监视器之类的视频显示单元和诸如键盘之类的用户接口装置，可以把它们放在经理室、票房或其它便于电影院操作的合适场所。
电影院管理处理器280一般是工业或商业级的计算机。参考图10并参考图2，电影院管理处理器280与存储阵列124A-124N、解码器模块130和数字磁带记录器136在电影院接口网络126上进行通信。电影院管理处理器280经由返回链路284与中央枢纽网络管理系统112进行通信。在一个较佳实施例中，商业调制解调器282与中央枢纽102进行通信。调制解调器282一般是驻留在处理器中或连接到处理器的标准电话线调制解调器，并连接到双线电话线以返回中央枢纽102进行通信。在另一个实施例中，可以使用诸如互连网、专用或公共数据网络、无线、或卫星通信系统之类的其它低数据率通信方法发送电影院管理处理器280和中央枢纽102之间的通信。对于这些变换的例子，把调制解调器282配置成可提供合适的接口结构。
经由返回链路284传递的信息包括电影院系统104从卫星106接收到的信息的再传输请求，表示为展现不正确的误码，监视和控制信息、操作报告和报警以及可能的密码密钥信息。使用返回链路284传递的消息可以受到密码的保护，以提供偷窃型安全和/或验证和鉴定。
可以把电影院管理处理器280配置成提供显示系统的全部自动操作，包括再现/显示、安全和网络管理功能。电影院管理处理器280还可以提供诸如定票和销售、特许操作和环境控制等外围电影院功能。另一方面，可以使用人工介入来补充某些电影院操作的控制。电影院管理处理器280还可以和在电影院复合体中的某些现有的控制自动化系统对接，用于控制或调节这些功能。还是另一方面，可以通过中央枢纽102传播而提供诸如再现/显示和安全之类的一些电影院操作控制。如所众知，待使用的系统有赖于可用的技术和特定电影院的需求。
或是通过电影院管理系统122的控制，或是通过网络管理系统的控制，本发明将支持在多个显示放映机上同时再现和显示所记录的节目。在包括存储阵列124A-124N的中央存储系统中可以存储多个节目，以供在电影院系统104的多个放映机的一个或多个上进行再现。如前所述，当从广播信道接收节目素材时，电影院系统104也可以显示该节目素材，从而绕过了系统的存储容量。
此外，在电影院管理系统122或网络管理系统的控制下，通常可以得到多次再现节目的核准，虽则电影院系统104只需要接收节目一次。安全管理控制时间周期和/或每个节目允许再现的次数。
可以看到，通过中央装置网络管理系统112对电影院管理系统122的自动控制，在来自中央装置的可编程控制下提供一种自动地分发、存储和显示节目的手段。此外，使用控制元件，有能力从远离中央装置的场所控制某些预先选择的网络操作。例如，现在电视和电影制片厂可以自动化和控制影片或其它演出从诸如电影制片厂办公室之类的中央场所的分发，几乎是立即改变演出，引起在市场需求中快速的变化，或对演出的反应，或本技术领域中可理解的其它原因。
回到参考图2，可以看到，电影院接口网络126与电影院管理系统122、存储阵列124A-124N、放映厅128A-128M以及数字磁带记录器136物理地互连。电影院接口网络包括局域网(电子或光学)，它提供在电影院系统104处通过路由的本地节目传播。通过接收机/解调器120接收和解调的节目经电影院接口网络126而通过路由传递到存储阵列124A-124N进行存储。存储在存储阵列124A-124N处的节目或以实时接收到用于再现的节目经电影院接口网络126通过路由传递到在电影院系统104处的一个或多个放映机系统。可以使用许多标准局域网结构的任何一种来实施电影院接口网络，所述标准局域网结构展现合适的数据传递率、连接性、和可靠性(诸如判优环路、切换或枢纽原始网络)。
还是参考图2，存储阵列124A-124N提供把核准再现和显示的节目素材进行本地存储。在一个较佳实施例中，把存储系统集中在每个电影院系统处。存储阵列124A-124N允许电影院系统在一个或多个放映厅中建立显示事件，而且同时在数个放映厅上共享。
存储阵列124A-124N，有时还称之为盘存储阵列124A-124N，可以包括本技术领域中众知的固态、磁、或光学的海量存储器件。在一个较佳实施例中，使用如在计算机业中使用的已知为硬驱动器的磁盘驱动器，以建立存储阵列。这种器件具有所要求的价格和性能(传递速率)特征，使它们极适合于本发明。它们代表众知的技术而且正以日益增长的量在制造。然而，诸如可再写光学存储器件，甚至是固态存储器件之类的其它器件，对某些应用可能是有用的。
中央存储系统可以同时存储几个节目。以如此的方式经由局域网连接中央存储系统，使之可以在任何经核准的显示系统(即，放映机)上再现和显示任何节目。还有，可以在两个或多个显示系统上同时再现相同的节目。
如上所述，可以使用存储阵列把单个图象节目的经压缩的信息传递到不同的放映厅，在时间上相对于彼此有预先选择的可编程的偏离或延迟。当使这些偏离基本上等于零时，基本上同时把单个图象节目提供给多个放映厅。在其它时刻，把这些偏离设置成其它值，使之适应各种调度方案。
每个盘存储阵列124A-124N是一组硬盘驱动器，所述硬盘驱动器存储在指定的放映厅中用于经调度的再现周期的经加密的/经压缩的节目。把盘存储阵列124A-124N设计成可以约略估计的，以有效地支持每个电影院的存储要求。此外，每个盘存储阵列124A-124N包括内部冗余，以防止在存储单元失效的事件中丢失所存储的节目信息。例如，每个存储阵列124A-124N可以是一个机架安装的系统，可以扩展该系统以适应每个电影院系统的存储要求的变化。盘存储阵列124A-124N的使用允许电影院管理动态地把节目放映通过路由传递到在电影院复合体中的各种屏幕，并调度预定特征的节目。这是在高度灵活的方式下完成的，对于快速响应变化需要和市场要求很有用。
在一个较佳实施例中，把每个存储阵列124A-124N的容量设计成可存储等于在电影院场所的所有放映厅存储节目所需要的容量。此外，提供合适的存储，以致在仍旧存储当前“核准放映”节目的同时，可以在将来节目的核准放映日期之前就存储将来节目。可用的存储容量的量允许将来放映的待核准节目可以在核准再现或显示这种节目之前数小时、数天或数周就发送而不影响当前核准的节目的再现和显示能力。曾经估计，在数字数据存储容量方面，在这种类型的安排中使用数量级为每个放映厅120千兆字节的存储容量。假设使用当前的压缩和图象技术就得到该容量，可以在不久的将来改变以允许降低的要求。
把盘存储空间动态地分配给每个装载到盘存储阵列124A-124N的节目。可以把这种概念用于有多个屏幕的较大的电影院，因为短节目和长节目的平均是正常长度，一般约为2小时。作为对单个屏幕的电影院的指南，存储容量应足以存储最长的节目。
一般把盘存储阵列124A-124N配置成提供同时读出/写入能力。例如，可以显示多个以前存储的节目(用多个同时、或接近同时、独立的读出操作)，在同时从卫星106下载新发行的影片。使用当前的技术，盘存储阵列124A-124N的每个阵列的流通量有物理的限制。因此，每个阵列可以支持最大数目的同时、或接近同时，读出操作屏幕和一个同时下载的一段时间(一个写入操作)。使用该方案，较大的电影院需要另外的盘存储阵列来提供合适的同时再现数。已经估计，每5个放映厅附加一个阵列的数量级是较合适的。
然而，存储阵列还应该配置成或可配置成在“分解”的模式中操作，其中把所接收到的信息在阵列只上分解。即，在存储期间，把待存储的接收数据分几部分导向不同的驱动器。把一部分输入数据传递到一个驱动器而把接着的一部分输入数据传递到下一个驱动器等等。在允许驱动器输入数据的足够延迟时间之后，可以再调度一个给定的驱动器接收数据。因此，把所接收到的数据分开成较小的单元或分段，把每个分段以每个驱动器允许的最大速率存储在独立的驱动器上，取得可以在驱动器输入通道中进行输入缓冲或存储器存储的优点。这允许较低传递速率的器件基本上平行地吸取数据，因此，实现极高的传递速率。
在驱动器上或其它存储器件上的数据存储应利用奇偶信息，以允许在获取数据时再构成节目。即，提供一种手段，用于在获取或显示的时间把节目的各部分链接在一起。
可以用两种方式来约略估计每个盘存储阵列124A-124N。通过增加或消除在每个盘存储阵列124A-124N中的盘驱动器可以调节每个屏幕的存储空间量。当增加驱动器时，盘驱动器的尺寸确定在存储容量中所得到的增量分级。另一方面，可以把另外的盘存储阵列增加到电影院系统104以支持另外的屏幕。
在一个较佳实施例中，如果在阵列中的盘驱动器失效，则每个盘存储阵列124A-124N是根据非昂贵器件冗余阵列的阵列设计的(具有整个数据文件的恢复能力)。盘存储阵列124A-124N提供状态和报警指示器来帮助发现问题或查找故障。在这类设计中可得到的另外的选择是远程状态、控制和诊断。
还是参考图2，电影院系统104一般包括数字磁带记录器(DTR)136。当不可用卫星链路而使用磁带把节目分发给电影院时，使用DTR136把经压缩的/经加密的节目装载到盘存储阵列124A-124N中。DTR136在TIN126上与存储阵列124A-124N进行通信。
一般，DTR136的操作没有足够的传递速率来支持从DTR136到放映设备的直接分发。还有，读出和写入操作趋于以脉冲串的形式发生。因此，使用大缓冲器使直接从DTR136到放映设备的数据流进行平滑。为了这些原因，当不可用卫星信道时，使用DTR136进行存档和传递。把从DTR136装载的节目存储在存储阵列124A-124N中，用于以适合于实时再现速率的最高速度进行再现。电影院管理系统122执行对DTR136的控制。
把DTR136附加到电影院系统104允许电影院复合体在不可用卫星链路或信道时可用执行，以及取得与数字电影院系统相关联的所有其它优点。既然是这样，相似于现今的影片分发技术，数字加密影片要求在磁带上物理地把它传送到电影院。此外，可以使用DTR136把以前接收到的和存储在存储阵列124A-124N上的节目长期地存档。既然是这样，可以把节目从存储阵列124A-124N写入DTR136，并可以保存所产生的记录磁带，以备以后再装载回存储阵列124A-124N。此外，可以利用其它已知的磁、光学、或固态存储器件或技术来执行DTR136的功能。
当要观看一个节目时，把节目信息经由电影院接口网络126从特定的一个或多个存储阵列124A-124N发送到电影院系统104的特定的一个或多个放映厅系统128A-128M。在图11中示出放映厅128A-128M的示例实施的方框图。在这种放映厅128A-128M中，解码器130a处理待可视地放映到屏幕或表面上的经压缩的/经加密的节目，并使用音响系统134提供可闻的音响。放映厅128A-128M包括电影院接口网络290、至少一个去除分组器292、放映厅控制器294、图象解密/解除压缩系统296、音频解密/解除压缩系统298、放映机132A以及音响系统134A。除了放映机132A和音响系统134A之外，可以在一个或多个电路卡组件上实现所有部件。可以把电路卡组件安装在装在或邻近放映机132A上的，可容纳该组件自身的外壳中。此外，可以使用密码智能卡300，它与放映厅控制器294和/或图象解密/解除压缩系统296对接，用于传递和存储单元特定密码密钥信息。
电影院接口网络接口290允许每个放映厅在电影院接口网络126上与盘存储阵列124A-124N或电影院管理系统122进行通信。电影院接口网络接口290包括缓冲存储器，致使可以用高数据率从盘存储阵列124A-124N经由电影院接口网络126传递信息脉冲串，并由放映厅128A-128M的其它单元以较低的速率进行处理。
在把经加密的/经压缩的节目通过该接口传递到图象和音频解密/解除压缩系统296、298的同时，在电影院管理系统122和放映厅控制器294之间传递控制和监视数据。接收任何导向放映厅128A的信息，并传递到去除分组器292。相反，去除分组器292忽略导向电影院系统104的其它部分的信息。
去除分组器292识别和分离从电影院接口网络接口290到达的各个控制、图象和音频分组。把控制分组发送到放映厅控制器294，而把图象和音频分组发送分别到图象和音频解密/解除压缩系统296和298。
放映厅控制器294配置、管理放映厅系统128A的安全，并操作和监视该放映厅系统。这包括外部接口、图象和音频解密/解除压缩系统296和298和放映机132A和音响系统134A一起。控制信息来自电影院管理系统122，远程控制端口、或本地控制输入(诸如在放映厅系统128A外壳或机箱外面的控制面板)。放映厅控制器294管理分配给放映厅系统128A的电子键。连同电子密码密钥信息一起使用分配给放映厅系统128的预先选择的电子密码密钥，所述电子密码密钥信息是嵌入在图象和音频数据中的，对图象和音频信息在解除压缩处理之前解密用的。在一个较佳实施例中，放映厅控制器294使用运行嵌入放映厅系统128A软件的标准微处理器，作为基本功能元件或控制元件。
此外，最好把放映厅控制器294配置成与电影院管理系统122一起工作或与之进行某些信息的通信，以保留在每个放映厅中发生的显示历史。然后可得到有关这种显示历史的信息，用于使用返回链路传递到中央装置102，或在预先选择的时刻通过可输送的媒体传递到中央装置。
图象解密/解除压缩系统296从去除分组器292取得图象数据流，执行解密并重新组成在屏幕上显示的原始图象。一般，这个操作的输出把标准模拟RGB信号提供给数字电影院放映机132A。一般，以实时执行解密和解除压缩，使之允许以实时再现节目素材。
图象解密/解除压缩系统296对图象数据流进行解密和解除压缩，与中央枢纽102的图象压缩器162和图象加密器166执行的操作相反。每个放映厅系统128可以处理和显示来自同一个电影院系统104中的其它放映厅系统128的不同的节目，或一个或多个放映厅系统128可以同时处理和显示相同的节目。任选地，可以在多个时间上彼此延迟的放映机上显示相同的节目。
解密过程采用前面提供的单元特定的和节目特定的电子密码密钥信息，连同嵌入在数据流中的电子密钥对图象信息进行解密。(前面已经参考图4描述了解密过程)。向每个放映厅系统128提供所有被核准在该放映厅系统128上显示的节目所需要的密码密钥信息。
使用多级密码密钥管理系统来核准特定显示系统显示特定的节目。这种多级密钥管理系统一般利用在图象和/或音频节目中的每个经核准的放映厅系统128、特定的图象和/或音频节目，和/或时间变化密码密钥序列专用的电子密钥值。把一般为56位或更长的“放映厅专用”电子密钥编程到每个放映厅系统。
可以使用数种技术来执行编程以传递和提供使用的密钥信息。例如，可以通过卫星信道或其它类型的链路使用上述返回链路来传递密码信息。另一方面，可以使用智能卡技术、预一编程闪速存储器卡和其它已知便携式存储装置。
例如，可以设计智能卡，以致一旦把该值装载到卡中就不能从智能卡存储器读出。采用物理和电子安全措施来防止对该密钥信息的窜改和检测试图窜改或泄露秘密。以如此的方式存储该密钥，使之在检测到窜改企图的场合中可以被擦除。智能卡电路包括微处理器核心，它包括加密算法的软件实施，一般为数据加密标准(DES)。智能卡可以输入提供给它的值，使用卡上DES算法对这些值加密(或解密)，并把结果输出。另一方面，可以使用智能卡简单地把经加密的电子密钥信息传递到在放映厅系统128中的电路，所述放映厅系统执行这些密钥信息的处理，供图象和音频加密过程应用。
采用与在中央枢纽压缩/加密系统110中使用的图象压缩相对称的反向ABSDCT算法或其它图象解除压缩过程，图象节目数据流进行动态图象解除压缩。如果图象压缩是基于ABSDCT算法的，则解除压缩过程包括可变长度解码、反向频率加权、反向差分四-树变换、IDCT和DCT块组合器去交错。可以在用于该功能的专用的特定硬件配置中实现用于解除压缩的处理元件，诸如ASIC或一个或多个电路卡组件。另一方面，可以作为标准元件或包括多种数字信号处理器或可编程电子器件或计算机(在特定功能软件或固件编程的控制下)的通用化硬件来实现解除压缩的处理元件。可以执行多个ASIC以平行地处理图象信息来支持高的图象数据率。
经解除压缩的图象数据通过数模转换，把模拟信号输出到放映机132A。另一方面，可以使用数字接口把经解除压缩的数字图象数据传递到放映机132A，避免数-到-模处理的需要。
音频解密/解除压缩系统298从去除分组器292取得音频数据流，执行解密并重新组成在电影院的扬声器上或音频音响系统上显现的原始音频。这个操作的输出把标准信号电平音频信号提供给音响系统134A。
相似于图象解密/解除压缩系统296，音频解密/解除压缩系统298与中央枢纽102的音频压缩器164和音频加密器168执行的操作相反。使用来自密码智能卡304的电子密钥连同嵌入在数据流中的电子密钥，解密系统350对音频信息进行解密。然后对经解密的音频数据进行解除压缩。
用与中央枢纽102处用于音频压缩而使用的算法相对称的算法执行音频解除压缩。如果存在多个音频声道，则对它们进行解除压缩。音频声道的数目是根据特定放映厅的多声音音响系统或显示系统的设计的。可以从中央枢纽102发送附加的音频声道，用于为了诸如多语种音频声道和视力障碍观众的音频暗示之类的目的而加强音频节目。该系统还可以提供同步于图象节目的附加数据跟踪，为了诸如多媒体特殊效果跟踪、说明字幕、和听力障碍观众的特殊可视暗示跟踪之类的目的。
如以前所述，音频和数据跟踪在时间上可以同步于图象节目或可以不同步地提供没有直接的时间同步。图象节目可以包括单个帧(即，静止图象)，单个帧静止图象的序列，或持续期短或长的移动图象序列。
如果必须，把音频声道提供给音频延迟单元，该单元按需要插入延迟，使音频和适当的图象帧同步。然后每个声道通过数模转换，以把众知为“信号电平(line level)”的输出提供给音响系统134A。即，从数字数据产生合适的模拟电平或格式信号以驱动合适的音响系统。信号电平音频输出一般使用在大多数电影院音响系统中可以找到的标准XLR或AES/EOU连接器。
放映机132A在屏幕上提供节目的电子显示。高质量放映机是基于先进的技术的，诸如用于处理光学或图象信息的液晶发光管(LCLV)方法。放映机132A接收来自图象解密/解除压缩系统296的图象信号，所述信号一般是以标准红-绿-蓝(RGB)视频信号格式的。一般从放映厅控制器294在数字串行接口上提供控制和监视放映机132A的信息传递。
仍参考图11，解码器模块机箱302包括光纤信道接口290、去除分组器292、放映厅控制器294、图象解密/解除压缩系统296、音频解密/解除压缩系统298以及密码智能卡300。解码器模块机箱是安全的容纳自身的机箱，它还容纳加密智能卡接口、内部电源和/或调整器、冷却风扇(按需要)、本地控制面板和外部接口。可以使用各种已知输入装置的任何一种作为控制面板，诸如带嵌入LED指示器的膜片开关平板。一般，本地控制面板使用带铰链的出入门，并形成该门的一部分，以允许有为了维修和保养而进入机箱的入口。该门有一个安全锁，以防止未核准的进入、盗窃或窜改系统。在安装期间，把包含加密密钥信息(电影院特定密钥)的密码智能卡300安装在解码器模块机箱302的内部，安全地置于可上锁的前面板的后面。仅在安全的前面板内部才可以接触密码智能卡槽。把从图象解密/解除压缩系统296输出到放映机132A的RGB信号以如此的方式安全地连接在解码器模块机箱302内，致使在把解码器模块机箱302安装到放映机外壳时，不能接触RGB信号。可以使用安全的连锁装置，使解码器模块没有正确地安装到放映机302上时防止解码器模块工作。
音响系统134A在电影院的扬声器上提供节目的音频部分。在一个较佳实施例中，音响系统134A以数字格式或模拟格式从音频解密/解除压缩系统298接收多达12个标准格式音频信号的声道。
相应地，提供数字电影院系统和方法，用于把极高质量音频和/或视频节目素材以电子分发方式分发到用于观看的电影院或其它场所。在其它特征和优点之间，所述系统和方法允许灵活地调度故事片和广告，高质量音频和图象信号的集成，以及容易实施安全措施。
提供较佳实施例的上述描述，使任何熟悉本技术领域的人员能够按本发明制造或使用本发明。对熟悉本技术领域的人员而言，这些实施例的变更将是显而易见的，不需要使用创造本领就可以把这里确定的一般原理应用于其它的实施例。因此，不打算把本发明限于这里所示出的实施例，而是要与符合于这里所揭示的原理和新颖特征的最宽广范围相一致。
权利要求
1．一种用于把数字图象信息分发到观看场所的装置，所述装置包括至少一个中央装置，用于根据预先选择的格式接收和压缩数字图象信息；为一个或多个位于远端的显示系统传递所述经压缩的图象信息的装置，其中，每个显示系统包括接收和存储所传递的图象信息用于在至少一个预先选择的时刻进行显示的装置；用于把所存储的经压缩的图象信息分发到一个或多个解压缩系统的装置；在每个解压缩系统中对所传递的图象信息进行解除压缩的装置；以及至少一个连接的放映系统，以接收经解压缩的图象信息并显示这里表示在为显示事件的视频图象。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压缩图象信息是以非邻接的方式存储的。
3．如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信息的压缩是远离所述中央装置执行的。
4．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括用于产生数字格式图象的数字图象发生系统。
5．如权利要求4所述的装置，其特征在于，通过所述中央装置与图象的数字化基本上同时地对来自所述发生器的图象进行捕获、压缩，并基本上以实时传递到预先选择的经核准的显示系统。
6．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括把经压缩的图象信息存储在所述中央装置中以备在以后的预定时刻进行传递的装置。
7．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述至少一个中央装置是配置用于按照预选的格式进行数字音频信息的接收和压缩的，并且其中，每一显示系统包含分配存储的压缩音频信息用于一个或多个解压缩系统的装置；对每一解压缩系统中的传递音频信息进行解压缩的装置；以及至少一个连接用于接收解压缩音频信息以及显示作为一部分所述显示事件的声音的装置。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数字音频的所述压缩是在可变速率的状态下发生的。
9．如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，它还包括用于压缩和传递与图象信息相关联的音频节目的装置，所述图象信息与使用识别符的相关图象信息在时间上是分开的，以允许把一个或多个预先选择的音频节目或至少一个预先选择的图象节目在显示时按要求链接。
10．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，每个所述音频节目包括在不同的显示事件期间待与相同的图象节目一起提供的多个音频声道。
11．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述数字图象信息的压缩是在可变速率状态下发生的。
12．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括用于对所述信息加密的装置，并且所述显示系统包括用于对经加密的信息进行解密的装置。
13．如权利要求12所述的装置，其特征在于，它还包括用于在与经加密的信息本身分开的的时刻把信息解密所必需的密码密钥信息提供给经核准的显示系统的装置。
14．如权利要求12所述的装置，其特征在于，它还包括用于在与经加密的信息的传递分开的的时刻把解密所必需的密码密钥信息存储起来和输送到经核准的显示系统的装置。
15．如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，它还包括用于指示时间间隔的装置，所述密码密钥信息在所述时间间隔上是有效的，并保证仅在该时间间隔期间使用所述密钥。
16．如权利要求15所述的装置，其特征在于，它还包括用于在所述时间间隔终止之后把所述密码密钥信息再写入存储单元内的装置。
17．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括增加至少一个水印的装置，所述水印在以预定的正常传递速率下显示经解压缩的图象信息期间是感觉不到的，但是当以基本上不同于所述正常速率的速率下提供所述图象或音频信息时是可以检测到的。
18．如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述水印识别图象或音频信息的显示时间和场所二者。
19．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括一个调制和传输系统，用于建立一条无线通信链路，在所述无线通信链路上传递所述中央装置和显示系统之间的经压缩的信息。
20．如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述传递包括把所述经压缩的信息传播到多个放映厅中的的任何一个或多个放映厅，以允许同时在不同放映厅中进行信息显示。
21．如权利要求19或20所述的装置，其特征在于，经压缩的信息的传输位速率不等于缩所述信息时的位速率。
22．如权利要求19、20或21所述的装置，其特征在于，经压缩的信息的传输位速率等于压缩所述信息时的位速率。
23．如权利要求19到22中任一权利要求所述的装置，其特征在于，把附加检查信息附加到所述经压缩的信息上，以致允许检查在其中发生传输误差的发送的信息块。
24．如权利要求19到23中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述传递装置包括至少一个卫星，所述装置还包含在所述中央装置处的至少一个排列的卫星接收机终端，用于监视传递经压缩的信息所使用的卫星信道质量，从而能够调节所述卫星信道的传递特征以保持所要求的质量水平。
25．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括放置在所述中央装置和显示系统之间进行数据交换的双向传递链路。
26．如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述数据包括为了密码安全目的而使用的数据。
27．如权利要求25或26所述的装置，其特征在于，所述数据包括用于请求再传输经压缩的信息所使用的数据，所述经压缩的信息是在所述显示系统处接收到的带误差的信息。
28．如权利要求27所述的装置，其特征在于，它还包括用于再发送经压缩的信息的装置，所述经压缩的信息是在所述双向链路上在所述显示系统处接收到的带误差的信息。
29．如权利要求25到28中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述数据包括在所述中央装置和显示系统之间传递的各种监视和控制输入以及命令。
30．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括网络管理系统，用于管理显示系统的网络以在核准时间和场所提供供观看的图象。
31．如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述网络管理系统提供每个显示系统的可操作的控制。
32．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，每个显示系统包括带有至少一个放映厅的电影院。
33．如权利要求32所述的装置，其特征在于，在给定的时刻把经压缩的信息传播到在电影院复合体中多个放映厅中预先选择的几个放映厅。
34．如权利要求32或33所述的装置，其特征在于，它还包括集成到在所述放映厅内的每个图象放映机中的至少一个解码器/解密器，以防止图象的窃取和复制。
35．如权利要求14或其从属权利要求15至34中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包含检测对放映厅系统中的一个放映系统的物理侵入以及在检测到这样的侵入时擦除加密密钥信息的装置。
36．如权利要求32或权利要求33到35中任一权利要求所述的装置，其特征在于，至少一个电影院包括多个放映厅的复合体，并把所述中央存储系统配置成把单个图象节目的经压缩的信息传递到所述各放映厅中的不同放映厅，这些放映厅彼此之间具有预先选择的可编程的时间偏离。
37．如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述预先选择的可编程的偏离基本上等于零，以致基本上同时把所述单个图象节目提供给所述各放映厅中的不同放映厅。
38．如权利要求32或权利要求33到37中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括中央电影院存储系统，用于存储待在一个或多个放映厅处建立显示事件所使用的经压缩的信息。
39．如权利要求38所述的装置，其特征在于，所述中央电影院存储系统包括由多个放映厅共享的数据存储器组。
40．如权利要求39所述的装置，其特征在于，所述数据存储器组包括磁介质存储装置阵列；以及用于在存储期间使用奇偶信息以把不同的预先选择的部分经压缩的信息链接到所述各装置中的不同装置，以及在获取期间链接到单个显示。
41．如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述中央电影院存储系统包括在所述存储装置的所述阵列上所接收到的信息的平行“分解”，以提供所要求的数据传递速率和误差保护冗余。
42．如权利要求40或41所述的装置，其特征在于，它还包括用于存储在所述放映厅中提供的经核准节目的观看历史、以及把所述历史报告给所述中央装置的装置。
43．如权利要求30或权利要求31到42中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括用于操作控制和监视在电影院复合体内的各放映厅的电影院管理系统。
44．如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述电影院管理系统它还包括节目控制装置，用于从表示一个或多个所接收到的个别图象节目的数据建立起表示节目组的数据，对所述个别的图象节目进行调度，以在经核准的时间间隔中在放映厅系统上显示。
45．如权利要求43或44所述的装置，其特征在于，它还包括用于在所述中央装置的可编程控制下自动分发、存储和显示节目的装置。
46．如权利要求43、44或45所述的装置，其特征在于，它还包括用于在相对于所述中央装置来说是位于远端的控制元件的可编程控制下自动分发、存储和显示节目的装置。
47．如权利要求43到46中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括用于从远离所述中央装置的场所控制某些预先选择的网络操作的装置。
48．如权利要求43到47中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括本地电影院网络系统，用于把经存储的信息分发到多个放映厅场所的一个或多个，以向观众显示。
49．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，以图象节目的格式提供图象信息，所述图象节目或者是以单个静止帧的形式或者是以一系列的帧的形式，作为长度可变的电影而显示的。
50．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述传递装置包括在所述中央装置中存储经压缩的数字信息的装置；把所述经存储的信息检索到一个可输送的存储介质上而实际分发到所述显示系统的装置；以及在所述介质上获取所述经存储的信息并把它传递到所述显示系统存储器的装置。
51．如权利要求50所述的装置，其特征在于，它还包括在所述中央装置处把所述介质存档的装置。
52．如权利要求50或51所述的装置，其特征在于，它还包括在所述显示系统处把所述介质存档的装置。
53．一种用于把静止或活动型数字图象信息分发到观看场所的方法，所述方法包括下列步骤在至少一个中央装置处根据预先选择的格式接收和压缩所述数字图象；把得到的经压缩的图象传递到一个或多个位于远端的显示系统；接收和存储经传递的图象信息，用于在每个显示系统的至少一个预先选择的时刻进行显示；把所存储的经压缩的图象信息分发到一个或多个解压缩系统；在每个解压缩系统中，使经传递的图象信息解除压缩；在至少一个所连接的放映系统处接收经解压缩的图象信息，并根据所述所接收信息把视频图象提供给一个或多个观看器。
54．如权利要求53所述的方法，其特征在于，它还包括以彼此独立的非邻接方式存储所述经压缩的图象和音频信息。
55．如权利要求53或54所述的方法，其特征在于，从中央装置远程地执行压缩信息的所述步骤。
56．如权利要求53至55中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包含用数字图象发生系统产生数字格式的图象。
57．如权利要求56所述的方法，其特征在于，它还包括基本上与图象的数字化同时地通过所述中央装置将图象从所述数字图象发生系统捕获、压缩和传播到预先选择的经核准的显示系统。
58．如权利要求53到57中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置中存储经压缩的图象和音频信息，以便在较后的预定时刻进行传递。
59．如权利要求52到58中任一权利要求所述的方法，其特征在于，进一步配置所述至少一个中央装置，用于根据预行选择的格式接收和压缩数字音频信息，并且进一步包括下列步骤把所存储的经压缩的音频信息分发到一个或多个解压缩系统；在每个解压缩系统中对所传递的音频信息进行解压缩；以及在至少一个所连接的音响系统处接收经解压缩的音频信息，并基于所接收的信息把它提供给一个或多个收听者。
60．如权利要求59所述的方法，其特征在于，压缩所述数字音频信息的步骤是在可变速率的状态下发生的。
61．如权利要求59或60所述的方法，其特征在于，它还包括压缩和传递与使用识别符的相关图象在时间上分开的图象相关联的音频节目，以允许按要求在显示时把一个或多个预先选择的音频节目与至少一个预先选择的图象节目链接起来。
62．如权利要求59、60或61所述的方法，其特征在于，每个所述音频节目包括在不同的显示事件期间待与相同的图象节目一起提供的多个音频声道。
63．如权利要求53到62中任一权利要求所述的方法，其特征在于，压缩所述数字图象信息的所述步骤是在可变速率状态下发生的。
64．如权利要求53到63中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置处对所述信息加密，并且在所述显示系统处对经加密的信息结果进行解密。
65．如权利要求64所述的方法，其特征在于，它还包括在与经加密的信息的传递分开的的时刻存储解密所必需的密码密钥信息，并把它输送给经核准的显示系统。
66．如权利要求64所述的装置，其特征在于，它还包括指示时间间隔的步骤，所述密码密钥信息在所述时间间隔上是有效的，并保证仅在该时间间隔期间使用所述密钥。
67．如权利要求66所述的装置，其特征在于，它还包括在所述时间间隔终止之后把所述密码密钥信息再写入存储单元。
68．如权利要求53到67中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括增加至少一个水印的步骤，所述水印在以预定的正常传递速率下显示经解压缩的图象或音频信息期间是感觉不到的，但是当以基本上不同于所述正常速率的速率提供所述图象或音频信息时是可以检测到的。
69．如权利要求68所述的方法，其特征在于，它包括配置所述水印以识别图象或音频信息的显示时间和场所二者。
70．如权利要求53到59中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置和显示系统之间的无线通信链路上调制和发送经压缩的信息。
71．如权利要求70所述的方法，其特征在于，它包括把所述经压缩的信息传播到多个电影院放映厅中的任何一个或多个，从而允许同时在不同放映厅中进行多个信息的显示。
72．如权利要求70或71所述的方法，其特征在于，它包括使用经压缩的信息的传输位速率，所述传输位速率不等于压缩所述信息时的位速率。
73．如权利要求70、71或72所述的方法，其特征在于，它包括使用经压缩的信息的传输位速率，所述传输位速率等于压缩所述信息时的位速率。
74．如权利要求70到73中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它包括把附加检查信息附加到所述经压缩的信息上，从而允许检查在其中发生传输误差的发送信息块。
75．如权利要求70到74中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它包括使用至少一个把信号传递到所述显示系统的卫星；以及在所述中央装置处排列至少一个卫星接收机终端，并监视传递经压缩的信息时所使用的卫星信道质量，以致允许调节所述卫星信道的传递特征以保持所要求的质量水平。
76．如权利要求53到75中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置和显示系统之间的双向传递链路上进行数据交换。
77．如权利要求76所述的方法，其特征在于，它包括为了密码安全目的而使用所述经交换的数据。
78．如权利要求76或77所述的方法，其特征在于，请求经压缩的信息的再传输，所述经压缩的信息是在所述显示系统处接收到的带误差的信息。
79．如权利要求78所述的方法，其特征在于，它还包括再发送经压缩的信息，所述经压缩的信息是在所述双向链路上在所述显示系统处接收到的带误差的信息。
80．如权利要求76到79中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述数据包括在所述中央装置和显示系统之间传递的各种监视和控制输入以及命令。
81．如权利要求53到80中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括一个网络管理系统，所述网络管理系统提供每个显示系统的操作控制，用于管理显示系统的网络，以在核准时间和场所提供供观看的图象。
82．如权利要求53到81中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它包括配置每个显示系统作为至少带有一个放映厅的电影院。
83．如权利要求82所述的方法，其特征在于，它包括在给定的时刻把经压缩的信息传播到在电影院复合体中多个放映厅中的预先选择的几个放映厅。
84．如权利要求65或权利要求66到88中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括检测到放映厅系统的放映系统中的物理侵入，并当任何时候检测到这种侵入时，擦除解密密钥信息。
85．如权利要求82、83或84所述的方法，其特征在于，它还包括从所述中央存储系统把单个图象节目的经压缩的信息传递到在电影院的多个放映厅的复合体中的所述各放映厅中不同的放映厅，这些放映厅彼此之间具有预先选择的可编程的时间偏离。
86．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它包括降低所述预先选择的可编程的偏离使之基本上等于零，以致基本上同时把单个图象节目提供给所述各放映厅的不同放映厅。
87．如权利要求82或83所述的方法，其特征在于，它还包括存储待在中央存储系统中的一个或多个放映厅处建立显示事件所使用的经压缩的信息。
88．如权利要求87所述的方法，其特征在于，它包括使用磁介质存储器件的阵列作为所述中央电影院存储系统。
89．如权利要求88所述的方法，其特征在于，它包括使用奇偶信息，以在存储期间把经压缩的信息的不同的预先选择的部分链接到所述各器件的不同器件，以及在获取期间链接到单个显示。
90．如权利要求88或89所述的方法，其特征在于，它包括对在所述存储器件的所述阵列上所接收到的信息进行平行“分解”，以提供所要求的数据传递速率和误差保护冗余。
91．如权利要求88、89或90所述的方法，其特征在于，它还包括存储在所述放映厅中提供的经核准节目的观看历史，以及把所述历史报告给所述中央装置。
92．如权利要求53到91中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括在所述电影院管理系统中从一个或多个所接收到的个别图象和音频节目建立节目组，对所述个别的图象和音频节目进行调度，以在经核准的时间间隔中在放映厅系统上显示。
93．如权利要求92所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置的可编程控制下自动分发、存储和显示节目。
94．如权利要求92或93所述的方法，其特征在于，它还包括从远离所述中央装置的场所控制某些预先选择的网络操作。
95．如权利要求92、93或94所述的方法，其特征在于，它还包括把存储的信息分发到多个放映厅场所中的一个或多个，以在本地电影院网络系统上向观众显示。
96．如权利要求53到95中任一权利要求所述的方法，其特征在于，它还包括以图象节目的格式提供图象信息，所述图象节目或者是以单个静止帧的形式或者是以一系列的帧的形式，显示为长度可变的电影画面。
97．如权利要求53到96中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述传递步骤包括在所述中央装置中存储经压缩的数字信息；将所述经存储的信息检索到一可输送存储介质上，以物理地分发到所述显示系统；以及在所述介质上获取所述经存储的信息并把它传递到所述显示系统存储器。
98．如权利要求97所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置处把所述介质存档。
99．如权利要求97所述的方法，其特征在于，它还包括在所述中央装置处把所述介质存档。
100．一种装置，用于把表示图象的数据发送到所选择的场所，其特征在于，所述装置包括用于接收图象数据的输入端；用于压缩图象数据的数据压缩器；数据加密器，用于对图象数据进行加密，致使经加密的数据包含识别所选择场所的数据，并要求定义一个加密密钥的数据，以对数据进行解码；以及发射器，用于在传输介质上发送经加密的数据，其中安排加密系统以输出定义加密密钥的数据，用于独立地传递经加密的数据。
101．如权利要求100所述的装置，其特征在于，输出定义加密密钥的数据，以不同于经加密的数据的时间而进行传输。
102．如权利要求100或101所述的装置，其特征在于，在预定周期中核准在所选择的场所进行图象再现，而在预定周期开始前很短时间内输出用于传输的加密密钥。
103．如权利要求102所述的装置，其特征在于，安排加密密钥以限制仅在预定周期中进行再现。
104．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，在传播介质上传播经加密的数据。
105．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，在与传输介质不同的介质上传递加密密钥。
106．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，安排数据加密器，从而在经加密的数据中加入水印。
107．如权利要求106所述的装置，其特征在于，所述水印包括经加密的数据中的数据，它表示图象中的伪随机位置处特定场所和/或特定时间的识别符。
108．如权利要求107所述的装置，其特征在于，构成水印以指示经核准的场所和时间，用于显示由经加密的数据表示的图象。
109．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，安排发射器从而在传播传输介质上发送经加密的数据。
110．如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，安排发射器，从而根据图象所表示的特征和传输介质的特征所决定的传输速率发送经加密的数据。
111．一种装置，用于显示由在传输介质上传送的数据所表示的图象，其特征在于，所述装置包括接收器，用于接收在传输介质上发送的经加密的数据和用于显示的图象，以及用于接收表示加密密钥的数据；解码器，用于使用加密密钥对经加密的数据进行解码；多个图象显示装置；以及分发网络，用于在显示事件期间把经解码的数据分发到所选择的图象显示装置。
112．如权利要求111所述的装置，其特征在于，在与经加密的数据不同时间里接收定义加密密钥的数据。
113．如权利要求111或112所述的装置，其特征在于，安排加密密钥限制仅在预定周期中进行再现，并安排解码器仅在所述预定周期期间才根据加密密钥对数据进行解码。
114．如权利要求111到113中任一权利要求所述的装置，其特征在于，从传播介质选择性地接收经加密的数据。
115．如权利要求111到114中任一权利要求所述的装置，其特征在于，从不同于传输介质的媒体接收加密密钥。
116．如权利要求111到115中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括管理处理器，用于测量所接收信号的质量参数并且当质量参数低于预定值时输出再传输一部分加密数据的请求。
117．如权利要求111到116中任一权利要求所述的装置，其特征在于，安排管理处理器，用以比较部分经加密的数据中的数字签名，并且如果数字签名不正确，则请求再传输一部分。
118．如权利要求117所述的装置，其特征在于，安排管理处理器从而一旦进行了再传输则用具有正确数字签名的部分经加密的数据替代具有不正确数字签名的部分经加密的数据。
119．如权利要求111到117中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括存储阵列，用于存储随后分发到所选择的显示装置的经解码的数据。
120．如权利要求111到119中任一权利要求所述的装置，其特征在于，把所述数据分发到多个显示装置，用于在其上同时显示图象。
121．如权利要求111到119中任一权利要求所述的装置，其特征在于，把所述数据分发到多个显示装置，用于在其上显示经时间延迟的图象。
122．如权利要求119从属于权利要求113所述的装置，其特征在于，安排存储器在预定周期之前存储经加密的数据，并安排解码器对来自存储器的经加密的数据进行解码，用于在预定周期期间显示所表示的图象。
123．如权利要求111到122中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它还包括记录器，用于记录显示事件的历史。
全文摘要
提供一种装置和方法,用于使用诸如卫星之类的高数据率链路把极高质量的音频或视频节目素材从一个或多个中央枢纽(102)提供给一个或多个诸如电影院之类的显示场所(56、104)。在中央枢纽(102)处,源产生系统(108)从模拟信号产生电子节目信号;压缩/加密系统(110)对电子信号编码并进行数字地加密;以及调制/传输系统(114)处理经由卫星(106)传输的信号。在中央枢纽(102)处的网络管理系统(112)控制枢纽的操作。在电影院(56)或其它场所,接收机/解调器(120)接收使用卫星(106)发送的节目信号。然后电影院管理系统(122)控制所接收到的节目素材的存储、路由、解码和显示。在电影院系统(104A－104N)中的存储阵列(124A－124N)提供节目素材的中央化存储。使节目素材经局域网通过路由传递到指定的放映厅,可以有数个放映厅在电影院系统(104A－104N)中操作。在每个放映厅处,使节目素材解除压缩和解密,采用电子放映设备(132A)和标准放映厅音响系统(134A)进行显示。
文档编号H04N7/16GK1316158SQ99808326
公开日2001年10月3日 申请日期1999年4月30日 优先权日1998年5月8日
发明者S·A·莫利, G·L·韦斯特林 申请人:夸尔柯姆股份有限公司