CN101803374A

CN101803374A - 数字光处理反摄录开关

Info

Publication number: CN101803374A
Application number: CN200780100230A
Authority: CN
Inventors: 马克·艾伦·舒尔茨
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2010-08-11
Also published as: CA2696505A1; BRPI0721909A2; JP2010537244A; US20100142922A1; WO2009025639A1; EP2183914A1; KR20100045487A

Abstract

本发明描述了一种用于控制数字内容显示系统的逐个像素的反摄录特征的方法和设备，包括：接收像素分量值；接收是否启用反摄录模式的指示；响应于所述反摄录指示且基于所述像素分量值，调整该像素分量值；以及把所述调整后的像素分量值加载到位图中。

Description

数字光处理反摄录开关

技术领域

本发明总体上涉及数字电影图像帧的反摄录技术，具体而言，涉及使用开关来控制逐个像素的反摄录特征。

背景技术

数字电影院内进行的非法摄录给电影制作人的著作权以及制作公司和电影院的生意带来了不利影响。目前防止盗版的方法多种多样。然而，其中一些防护方案有碍观看，而另一些则危及电影观众，或者其防护效果令人质疑，比如那些基于激光的防护措施。

数字投影技术领域取得了重大进展，其有可能取代过去的经典电影放映。近来，人们调查研究了利用数字放映机所具备的某些特征(而传统电影放映机不具备这些特征)的可能性。

光学半导体是由德州仪器公司发明的，它是当前数字光处理()投影系统的核心。光学半导体包含一个由多达200万个安装在铰链上的微镜构成的矩形阵列。当

芯片与数字视频或图像信号、光源以及投影镜头配合使用时，

芯片的微镜能够把数字图像反射在屏幕上或其他表面上。电影院投影系统、高清电视(HDTVs)、甚至印刷系统中都可以应用技术。技术是一种显示技术，其具有良好的亮度、相对低廉的成本和一定的灵活性。

数字放映机的一个显著特点在于其基于微镜器件和

技术的图像位平面(image bit-plane)操作。数字影院采用12位量化数字视频。每个图像位被

放映机投射在电影院屏幕上的时间于一个子帧的时长成比例。较低位(lesser bit)(黑暗场景中的物体)在一个视频帧内的投影时间较短。最重要的图像位(明亮场景中的物体)在一个视频帧内的投影时间最长。由此，形成了图像位平面，并建立了人类视觉系统(Human Visual System，HVS)内的图像感知。

反摄录方法提高了数字投影电影院的防盗版等级。如果一个摄像机用于非法拍摄/摄录电影院屏幕上放映的影片，其录制的图像内容将带有不可见的人造信号。当录制的图像帧/图片/图像在视频显示器上再现时，不可见的人造信号将变成可见的。本文使用的“/”表示相同的或类似的组件或行为。即是说，“/”可用于表示相同或相似的组件或行为的可替换术语。

常规技术中，要么调整数字电影(DC)放映机的输入处的数据，要么配置放映机的当前架构，使整个影片完全处于反摄录(anti-camcorder，AC)模式或完全处于非反摄录模式。而这些常规技术的问题在于人们需要的是两个极端的自然融合，从而在帧层面上或最好是在像素层面上进行AC模式和正常模式之间的切换。

人们提出了各种修改反摄录模式下的

放映机的位图的建议。然而，大多数建议需要多层次，且在数字微镜器件(DMD)之前需要对数据通路格式器的位图进行控制，而这可能需要大幅改变当前

架构。

发明内容

在成像应用中，用于存储微镜的信息/数据的存储单元具有数据加载电路，该数据加载电路允许一次加载一整行数据。大多数反摄录方法需要进行多位平面加载和像素层面的位图控制。上述方法可能需要对

架构进行大幅改变。本发明使用一个单一的位图表，所以不必对放映机进行大的架构改变，而各个像素仍然能够实现反摄录特征。本发明中加载了一个自定义位图，其在像素的奇偶最低有效位(LSB)值之间具有截然不同的多路复用赋值。奇偶像素值可实时选取，从而可以通过把每个分量的LSB值作为开关在像素基础上启用反摄录模式或正常处理模式。本发明还描述了如何在显示期间通过特殊的帧标记位来控制数据的舍入过程，从而挽回所述位的损耗。

芯片使用脉宽调制(pulse width modulated，PWM)光来调整像素值的灰度。通过在

放映机上加载位平面以进行时间段调整，以及通过转换微镜，来创建PWM数据。研究人员提出可以通过调整这些位平面，使一个位平面加载反摄录(AC)模式，而另一个位平面加载正常模式。而其主要的区别在于PWM图案中聚集的光线，进而利用摄像机和人类视觉系统对光的采样差异。

本发明中在某些时间点聚集光线，而在其他时间点没有光线。也就是说，在一定时间间隔的黑暗之后，在显示屏上投射亮光，而不是一直都投射暗光。这样则使得摄像机的快门操作困难，因为摄像机不能像人类视觉系统(人眼)那样把像素平均。本发明中上述效果的实现是通过把不同的图案文件加载到DMD的查询表中，以放映正常图像或随时间变化加载不同的反摄录图案，从而干扰摄影机对数字内容的非法录制。观众通常是看不出差别的，而播放的非法录制内容上会出现可见的人造信号。在屏幕的不同部分可以投射不同的图案，或者使光线分布密度随时间变化而变化。各个像素及其调制可通过作为开关的视频的LSB进行控制，以实际添加静态或动态的文本和图形。此操作允许在反摄录技术中应用像素级分辨率。

由于数字电影放映机既需要正常模式又需要反摄录模式，所以是对整个数据块甚至整个帧启用或禁用AC模式。不能确定当前

架构是否允许位平面在一帧内或以帧为界限的范围内的变化。人们需要的，并且由本发明带来的有利效果是具有对帧内每个像素的AC模式的控制能力。而当前的

架构只有在实际传入放映机的数据是经过精心安排的时候，才允许实现这样的控制能力。本发明利用每个像素分量值的LSB实现反摄录模式和正常模式之间的转换。由于启用了AC模式的像素具有变化的PWM图案，因而最终映在屏幕上的光线和观众看到的相同，但摄像机拍到的却不同。

本发明描述了一种用于控制数字内容显示系统的逐个像素的反摄录特征的方法和设备，包括：接收像素分量值；接收是否启用反摄录模式的指示；响应于所述反摄录指示且基于所述像素分量值，调整该像素分量值；和把所述调整后的像素分量值加载到位图中。

附图说明

结合附图阅读下文中的具体描述，我们可以透彻理解本发明的内容。附图包括以下各图，简要描述如下：

图1示出了一个传统

系统(顶部示意图)和一个添加了反摄录模块的

系统(底部示意图)。

图2A示出了图1中的反摄录模块的详图。

图2B根据本发明的原理示出了反摄录方法的流程图。

图3示出了数据舍入模块的具体操作的伪码。

图4示出了数据通路格式器的最终操作阶段。

具体实施方式

放映机能产生不同帧频的图像，或固定的每秒放映帧数(framesper second，FPS)。放映过程允许从一个速度到另一个速度的平稳变化，如：从24FPS(经典影片速度)变到30FPS(视频速率)再到60FPS或更高速度。

由于亮度和色度调制带来的屏幕闪烁问题，AC技术通常使用高帧频。当使用高帧频时，由于微镜的多路复用时间减少，所以

显示器的位深度(bit depth)降低了。假设出现上述情况，本发明则使用了最低有效位(least significant bit，LSB)。通常在传统方案中，最新有效位在高帧频处理中会被删除。本发明不但解释了如何把所述LSB用作开关，而且解释了如何利用舍入方法和一个单独的帧标记开关(frame toggle switch)来完全恢复位深度。

本发明使用了一个位图表，所以不必对

放映机进行大的架构改变，并且各个像素仍然能够实现反摄录特征。本发明中加载一个自定义位图，其在像素的奇偶LSB值之间具有截然不同的多路复用赋值。这些奇偶像素值图案(pattern)的主要区别在于如何在横跨数个帧的每个微镜的PWM数据中分配光线。如果在一个独特像素上启用反摄录特征，在进行反摄录处理之前每个像素都进行正常处理。

现参见图1，其中示出了一个传统

系统(顶部示意图)和一个添加了反摄录模块的

系统(底部示意图)。现参见图2，其中示出了图1中的反摄录模块的详图，在AC算法模块205中，当AC启用像素图模块210发出AC_Enable＝1的指示时，按照本发明中的AC方法处理像素，而当发出AC_Enable＝0的指示时，像素只是简单通过本发明中的AC模块。

下一个步骤是给位平面像素分量值添加开关，该步骤在数据舍入模块215中执行。Even_Odd_Frame_Switch指令对每个帧进行标记，以帮助数据舍入模块增加抖动。奇偶帧转换信号是由帧标记模块(frame togglemodule)220基于场同步(v-sync)生成的。帧标记模块在每个场同步脉冲的上升沿期间在状态“1”和“0”之间变换。因此，帧标记模块的频率是场同步频率的一半。AC_Enable_Delay信号是一个延迟的AC_Enable转换信号，指示是否在AC算法模块205中对像素进行了调整。基于从AC算法模块205中接收的输入信号，AC启用像素图模块210生成该AC_Enable_Delay信号。数据舍入模块215的输出信号进入数据通路格式器。

像素位置计数器模块225记录显示屏上像素的x-y物理位置。该x-y位置和反摄录启用像素图模块210一起把反摄录信息的特殊图案(比如：非法复制)呈现在显示屏上。

图2A中的各个模块可通过软件、硬件或固件实现，或者通过以上三者的任意组合来实现，包括专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)或现场可编程门阵列(field programmablegate array，FPGA)。

图2B中，根据本发明的原理示出了反摄录方法的流程图。该方法在AC处理块(如图1所述，详见图2A)中执行。在步骤250中，接收一个是否启用反摄录模块的指示。像素分量值是从

投影系统的视频处理块接收的。在步骤255中，响应于反摄录指示和像素分量值来调整所述像素分量值。步骤260中，将调整后的像素分量值加载到位图中。步骤265中，利用抖动，完全恢复原像素分量值的位深度。在步骤270，进行测试，确定是否存在更多内容。如果存在更多内容，继续处理。如果没有更多内容，则终止处理。

图3示出了数据舍入模块215的具体操作。数据舍入模块用于完全恢复原数据的位深度。图3是一个伪码图，相当于一个流程表，或者说它比流程表更详细。伪码的使用并非是为了把数据舍入模块的实现局限于软件。相反，该数据舍入模块的操作可通过软件、硬件或固件实现，或者通过以上三者的任意组合来实现，包括专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。共有三个处理路径，其取决于像素是红色、绿色或蓝色的。此外，还可以把像素的颜色输入到一个单一的处理路径，该路径可基于像素的颜色进行调整。此处将对红色像素的处理进行具体描述。而对于绿色或蓝色像素来说，除了像素颜色不同外，其处理是与红色像素的处理相同的，因此不再赘述。每个像素的处理算法接收三个信号——从帧标记模块220接收的奇偶帧转换信号，从AC启用像素图模块210中接收的AC_Enable_Delay信号，以及从视频处理模块中(如图1所示)接收的12位的数据(像素分量值)。

如果在一个像素分量上启用AC模式(AC_Enable_Delay＝1)，那么LSB的输出值必然等于1或0。这足以提供一个帮助像素的PWM选择正常图案或AC启用图案的信令。

按照以下逻辑，通过在舍入处理中添加抖动，可以继续执行处理操作：

如果像素分量值为了反映出正确的转换而需要变换，那么该像素分量值需加1或减1。通过每隔一帧进行的加法减法转换，当输出的光线在各帧之间平均时显示原值。这就是数据被调整后进行的基于帧的抖动。

如果像素分量值不需要改动(由于其具有50/50的正确概率)，也就不需要进行加法、减法或抖动。

如果想在摄像机的屏幕上写入一个或多个单词(比如：非法复制)，那么对于整个水平/垂直阵列，字母上的像素值就被赋值1，而其他背景像素值则被赋值0。于是，该图案被用于通过向每个像素发送1或0来控制AC_Enable_Delay开关。

具体参见图3中的伪码，当接收到输入数据(红色)的12位(像素分量值)时，如果AC_Enable_Delay信号是1(启用AC模式)，则检测输入数据的LSB。如果输入数据的LSB为1，那么不调整或改变输入数据。然而，如果输入数据的LSB不是1(一定是0)，那么检测奇偶帧转换信号。如果奇偶帧转换信号为1，那么输入数据加1。如果奇偶帧转换信号为0，那么输入数据减1.

继续参见图3，如果AC_Enable_Delay信号是0(禁用AC模式)，则检测输入数据的LSB。如果输入数据的LSB为0，那么不调整或改变输入数据。然而，如果输入数据的LSB不是0(一定是1)，那么检测奇偶帧转换信号。如果奇偶帧转换信号为1，那么输入数据加1。如果奇偶帧转换信号为0，那么输入数据减1.

以几个像素为例，如下所述：

像素(P1，P2，P3，P4，P5)的值分别为143，345，322，712和625。如果P2和P4启用反摄录模式，P1，P3，P5采用正常模式，那么数据舍入块将执行以下操作：

当P1＝143(奇数)且AC_Enable_Delay＝0(正常模式)时，在第一帧期间，P1加1得到144，在第二帧期间，P1减1得到142。可以看到，得到的总是偶数的结果，且其平均值为原值。

当P2＝345(奇数)且AC_Enabl e_Delay＝1(AC模式)时，该像素分量值不变。

当P3＝322(偶数)且AC_Enable_Delay＝0(正常模式)时，该像素分量值不变。

当P4＝712(偶数)且AC_Enable_Delay＝1(AC模式)时，在第一帧期间，P4加1得到713，下一个帧期间，P4减1得到711，再下一个帧期间，P4加1得到713，……所得的奇数值的平均值为712。

当P5＝625(奇数)且AC_Enable_Delay＝0(正常模式)时，在第一帧期间，P5加1得到626，下一帧期间，P5减1得到624，再下一帧期间，P5加1得到626，……所得的偶数值得平均值为625。

当偶数像素进行脉宽调制，光能以正常模式在帧之间均匀分布。当奇数像素进行脉宽调制，光能主要集中在一个“启用”期间，其与下一个“启用”期间具有较大时间间隔。

图4示出了数据格式器的最后阶段。如上所述，数据格式器模块可通过一个单一的模块予以实现，其中颜色作为输入参数，或者可通过所述的三个模块来实现——一个模块对应一种颜色(红、绿、蓝)。

应该注意的是，由于实现本发明的最佳模式是一个放映设备，所以本发明可以作为一个放映设备的“附加”器件予以实现。该“附加”器件可以安装在放映设备的内部或外部，且能和该放映设备进行通讯。

应该了解的是，本发明可通过硬件、软件、固件、专用处理器等各种形式实现，也可通过上述各形式的组合形式予以实现。优选地，本发明通过硬件和软件的结合来实现。而且，软件最好采用确切地呈现在一个程序存储设备中的应用软件。应用程序可上载到一个具有适当架构的机器上，且由其执行。优选地，该机器在具有各种硬件的计算机平台上执行，如：一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存储器(RAM)、输入/输出(I/O)接口。该计算机平台还包括一个操作系统和微指令码。本发明中描述的各种过程和功能可以是操作系统执行的微指令码的一部分或者应用程序的一部分(亦或者是上述两者的结合)。此外，其他各种外围设备可连接到计算机平台，比如：额外的数据存储设备和打印设备。

还应该理解的是，因为附图中所述的一些组成系统组件和方法步骤主要是在软件中应用，系统组件的实际连接(或方法步骤)可根据本发明的编程方法的不同而不同。根据本发明的教导，本领域的技术人员将能够构想出本发明的这些或类似的实施方法或配置。

Claims

1.一种用于控制数字内容显示系统的逐个像素的反摄录特征的方法，所述方法包括：

接收像素分量值；

接收是否启用反摄录模式的指示；

响应于所述反摄录指示且基于所述像素分量值，调整所述像素分量值；和

把所述调整后的像素分量值加载到位图中。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括完全恢复所述像素分量值的位深度。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括存储所述位图，用于数字光处理系统中的数字微镜器件的显示。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述像素分量值是奇数，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为偶数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述像素分量值是奇数，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述像素分量值是偶数，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述像素分量值是偶数，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为奇数。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于1，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于1，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为偶数。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于0，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为奇数。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于0，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

12.一种用于控制数字内容显示系统的逐个像素的反摄录特征的设备，包括：

用于接收像素分量值的装置；

用于接收是否启用反摄录模式的指示的装置；

用于响应于所述反摄录指示且基于所述像素分量值来调整所述像素分量值的装置；和

用于把所述调整后的像素分量值加载到位图中的装置。

13.根据权利要求12所述的设备，还包括用于完全恢复所述像素分量值的位深度的装置。

14.根据权利要求12所述的设备，还包括用于存储所述位图以便于数字光处理系统的数字微镜器件显示的装置。

15.根据权利要求12所述的设备，其中，如果所述像素分量值是奇数，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为偶数。

16.根据权利要求12所述的设备，其中，如果所述像素分量值是奇数，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

17.根据权利要求12所述的设备，其中，如果所述像素分量值是偶数，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

18.根据权利要求12所述的设备，其中，如果所述像素分量值是偶数，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为奇数。

19.根据权利要求13所述的设备，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于1，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。

20.根据权利要求13所述的设备，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于1，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为偶数。

21.根据权利要求13所述的设备，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于0，且启用反摄录模式，那么所述像素分量值每隔一帧加1和减1，使所述像素分量值成为奇数。

22.根据权利要求13所述的设备，其中，如果所述像素分量值的最低有效位等于0，且禁用反摄录模式，那么所述像素分量值不变。