基于JPEG2000技术的数字电影编解码系统原理剖析

    一、引言

   数字化是现代电影技术的必然演进趋势,信息技术行业及其相关领域关键技术及支撑技术的进步与革新加速推动着电影的数字化进程。当前,数字电影发展异常迅猛,全球传统影院的数字化改造以及数字影院的建设速度都愈来愈快,经过数年的探索、尝试与发展,数字电影在技术、设备、规范、标准、市场、运营、管理、商业模式等方面都在日益成熟与完善。可以预见,数字电影必将逐步取代胶片电影而成为未来电影产业的主流,并将一统天下,而且这一时期的到来可能并不会十分遥远。

    数字电影系统作为一个典型的多媒体信息与通信系统,其核心与关键组成部分是数字电影编码/解码系统。从广义上来看,数字电影编码/解码系统绝不仅仅是一个单纯的图像编码/解码系统,它还应涵盖数据加密/解密、封装与打包/解包与解封装、产生加密密钥与KDM (Key Delivery Message,密钥传送消息) /接收KDM并提取解密密钥等不可或缺的重要环节,从而使数字电影节目能够安全可靠、正确无误地传送至授权的数字影院进行播放与放映。

    二、数字电影编解码系统结构

    数字电影编解码系统与多媒体信息与通信系统在基本结构上相一致,因此首先简单介绍信息与通信系统的基本模型,在此基础之上,结合多媒体信息的特点与要求提出多媒体信息与通信系统的基本模,最后详细阐述数字电影编解码系统结构。在non)提出了信息与通信系统的基本模型,如图1所示,由图可见,信源、信道和信宿是信息与通信系统最基本的组成部分,为实现三者之间的统计匹配,必须引入编码/解码部分,从而构成一个完整的信息通信系统。

    通常可将信息与通信系统中的基本问题归纳为有效性、安全性和可靠性三个方面,因此对于多媒体信息与通信系统,根据多媒体数据信息量大、码率高的特点以及数据传输的有效性、安全性与可靠性等要求,其编码/解码系统可相应地划分为三个不同的部分: (1)满足有效性的信源编码/解码; (2)满足安全性的数据加密/解密; (3)满足可靠性的信道编码/解码。由此可设计出多媒体信息与通信系统的基本模型,如图2所示。其中,信源编码是对原始图像或声音数据进行压缩编码,以保证接收端经过信源解码之后能够还原出满足一定服务质量(QoS)的图像与声音,其本质是通过压缩编码去除原始数据的冗余信息,以实现码率压缩与带宽减小。以压缩/解压后的数据与原始数据是否完全一致作为衡量标准,可将数据压缩划分为无损压缩和有损压缩两大类。图像压缩编码是信源编码的研究重点,其研究课题主要包括图像压缩比、压缩/解压速度以及快速实现算法。信道编码则是使传送码流与信道传输特性相匹配,以增强传输信号的抗干扰能力,从而提高信息传输的可靠性。