これらは成熟した考慮事項かもしれませんが、ShoWest'06からのフィードバックが何かの指標となるならば、2007年に大量のデジタルスクリーンが展開される前に、ハリウッドが今年中にJPEG 2000圧縮規格を実装したいという願望を達成するために、４Kや３Dそして４K 3Dディスプレイだとしても完全に長期の約束を可能にし、これらの問題に緊急に対処しなければなりません。
How will manufactures meet the multiple objectives of
• ensuring that they are quickly and fully DCI compliant, while
• attaining true Interoperability, while
- 将来的には映画館、デジタル放送、広告ディスプレイの多様なカクテルに十分な準備ができているかどうかを確認しています。
そのすべては、今日の技術に関する興味をそそる疑問を提起している...
将来的にさらに要求の厳しいアプリケーションに対応するために必要な処理能力を提供できるのか、それとも、手頃な価格で管理しやすい移行経路を提供できる柔軟性を提供できるのか。
機能性についての質問も。DCDM (Digital Systems Digital Mastering)、セキュリティ、パッケージング、圧縮、デジタル証明書、ETM (Extra-Theater Messages)、KDM (Key Delivery Messages) などの要件を含む 153 ページに及ぶ DCI 仕様の中で、何が優先されるのでしょうか。何から始めればいいのでしょうか？
今日の技術 テキサス・インスツルメンツ（2K解像度）とソニー（4K）の「デジタル・アイ」が最も望ましいかどうかという議論の背後には、「デジタル・ブレイン」、その形態、機能、そしてある人にとっては「D-Eye」を駆動するコア・インテリジェンスの位置についての別の議論があります。
このプロセッシングインテリジェンスを提供するために、ASIC, DSP, そしてFPGAの3つのプロセッシング・テクノロジーが存在しています。これらのうち、最もよく知られているのはASIC であり、今日のデジタルシネマサーバーの大半に組み込まれている処理インテリジェンスです。［PCのRAMなどのICとは異なり、特定のアプリケーション向けに設計されたICであるアプリケーション・スペシフィック集積回路は、回路の”ビルディング・ブロック”を接続して構築されます。ブロックは既にライブラリに存在しているので、新しいチップを一から設計するよりも、新しいASICを作る方が簡単です。]
しかし、ASICは基本的には固定機能を持つ専用デバイスであり、複雑化するデジタルシネマのニーズを満たすには、固有の処理能力が不足しています。現在でも、2K解像度で処理するためには最低でも3つのASIC チップが必要で、アーキテクチャによっては15個以上のチップとFPGA コントローラ[フィールドプログラマブルゲートアレイ]が4Kで使用するために必要になります。
第二に、DSP（デジタル・シグナル・プロセッサ）アーキテクチャの使用は、ソフトウェアベースの再プログラム可能性と、その結果として生じるより大きな柔軟性を考慮すると、興味深い可能性を提供しています。しかし、これにも限界があります。特に、多くの画像圧縮ブロックの中で最も重要なエントロピー復号化の正確なリアルタイムの要件を効率的に満たす能力には限界があります。エントロピーエンコーダーは、シンボルにコードを割り当てることでデータを圧縮します。
シンボルの確率を用いたコードの長さ - 最も一般的なシンボルは最も短いコードを使用します]。
FPGAを使って第三の技術、フィールドプログラマブルゲートアレイ；半導体はリモートプログラマブルロジックと標準インターフェースを含みます。
パワーと柔軟性
一見するFPGA は、強力な選択肢のように見えます。それは、将来のディスプレイアプリケーションに必要な処理能力、費用対効果の高い新製品開発の約束を含む再プログラム可能性、そして第一世代のディスプレイネットワークのバグ修正のための（潜在的にかなりの）負担を軽減する現場での再プログラム可能性を持っています。
また、FPGAはその算術計算の利点とオンボードCPUのソフトウェアの柔軟性からの利点のためのDSPブロックの両方が組み込まれています。それはその後、完全なメディアブロックのための理想的なホストであり、さらに多くは、再プログラム可能なイーサネット、SATAおよびHDSDI出力リンクを装備することができるものです。
しかし、さらに魅力的なのは、FPGAの「ハイレベルなプロセス統合」と「コンパクトな物理的サイズ」であり、これらの両方が処理と物理的なセキュリティ上の大きなメリットを提供しています。
何が最初に来るのか？
DCIへの準拠は、ほとんどの機器プロバイダーにとって、確かに困難な見通しとなっています。
例えば、FIPS（連邦情報処理標準）や電子透かしのセキュリティ要件がまだ議論されていて、DCI準拠の手順がまだ定義されていない場合、メーカーはいつ、どのようにして完全なDCI準拠を達成するのかは、まだ未解決の問題です。
業界はこれらの問題や他の多くの詳細な問題に息巻いていますが、1つの確かな、すぐに実現可能な現実は、JPEG 2000のDCIの採用です。
JPEG 2000は、現在ほとんどのデジタルシネマサーバーに組み込まれているMPEGシステムに代わる圧縮フォーマットです。2000年に発表されて以来、ウェーブレットベースJPEG の2000圧縮アルゴリズムは、その柔軟性の高さで注目されてきましたが、特にデジタルシネマアプリケーションに関しては、フレームごとのマルチレベルアクセス（シングルフレーム編集など）の利点を提供するだけでなく、ユーザーが特定の「関心領域」を指定して、ロスレス出力品質まで定義することができます。このように、ハリウッドスタジオからのプロバイダーへの迅速な対応要求に後押しされ、JPEG 2000対応に向けての競争が始まっています。
課題との出会い
ベルギーが再びデジタルシネマ議論の最先端に立つ！「キュー」
ベルギーを代表する技術系大学の一つであるルーバン大学（UCL）は、2001年に技術的課題を認識し、比較的新しいFPGA技術分野で国際的に認知されている専門知識を背景に、JPEG2000圧縮がデジタルシネマに適しているかどうかを調査するという先見の明のある決断を下しました。
圧縮標準に関する DCI の決定を丸 4 年先取りし、UCL は 3 つの研究所のJPEG 開発プログラムを統合し、高品質、高スループット、高価値のデータストリームのための安全な処理ツールを開発するためのセッションを開始しました。そして今、もう一つのタイムリーな決定として、UCLは、ベルギーのテクノロジー企業である、intoPIXを介して、その結果として得られたIP（知的財産）を立ち上げ、DCIの仕様を満たしながらも、賢明にも、それ以上の能力を持つFPGA ベースのソリューションを市場に送り出しています。
UCLとintoPIX アソシエイトは、15年以上の管理経験をもとに、2001年以降、JPEG 2000およびデジタルシネマ標準化委員会に多大な貢献をしてきました。ー 最近ではJPEG委員会のデジタルシネマ相互接続テスト計画の宝庫としてUCLの参加を通じて。
現在、UCLとintoPIX アソシエイトは、EUの「EDCine」プログラムのプロジェクト管理も行っています。このプロジェクトは、欧州の16の組織（DCIからコンプライアンス・テスト手順を定義するために任命されたフラウンホーファー研究所を含む）が参加するコンソーシアムを巻き込んで、デジタルシネマの水晶玉をさらに掘り下げていくもので、6月に開始されます。
EDCineプロジェクトは、DCIを超えて、SMPTE 仕様(4)の限界を押し広げることで、品質最適化の問題、伝送エラーに対するロバスト性、コンテンツセキュリティツール、立体映像、インタラクティブアクセス、フォレンジックマーキング、インデックスと検索のためのメタデータを調査することで、デジタルシネマの体験をさらに向上させることを目指しています。
intoPIXの解決策。
このような背景にしてintoPIXは、独自の高度に統合された、柔軟なメディアブロックソリューションを開発する上で3つの戦略的目標を定義しています。
- 最初に、そして最も重要なことは、それがDCIの準拠要件を満たし、可能な限りDCIの要件を超えることです。
- 第二に、FIPS レベル 3 および 4 の認証要件の専門家でなければならないこと。
- そして第三に、柔軟性のあるソリューションを提供するということです。 本質的にフレキシブルでまたそれぞれの顧客の違う要求にミックスかつフィットするIPファミリーに基づくものであること。
そして、最終的にはFPGAプラットフォーム上でIPを開発することを決めたのは、特にこの最終的な重要な目的（柔軟性があり、したがって将来性のあるソリューションを提供すること）の重要性を認識しているからです。
IPX-JP2Kデコーダモジュール
現在intoPIXは、JPEG 2000デコーダ（IPX-JP2K）とAES暗号化/復号化モジュール（IPX-AES）の2つのキーとなるFPGA ベースIP のコアを提案しています。
最初のIPX-JP2K JPEG 2000デコーダモジュールは、XilinxのVirtex-4FPGA を ベースにしており、デジタルシネマ再生システムのニーズを満たすことを目的としています。IPXJP2K圧縮コアは、柔軟性に優れた製品群IPを提供するという目的を達成するために、同社独自のAESセキュリティコアなどの他のコアIPと完全に互換性を持っています。
しかし、デジタルシネマシステムのオペレータにとって重要なのは、オンチップのハードウェアとソフトウェアの効率的な組み合わせと、デコードブロックの最適な共同設計の再分割（下図）であり、IPX-JP2Kは、フィールドのアップグレードと更新のためのユニークな展開後の更新性を提供しています。
The IPX-JP2K core
JPEG 2000パーサ
JPEG 2000パーサは、JPEG JPEG 2000コードストリームのメインヘッダとタイルパートヘッダを解析し、構文をチェックし、画像のプロパティをレポートし、圧縮されたビットストリームをエントロピーデコーダに送ります。このパーサは、マイクロブレイズ上で動作するソフトウェアで開発されています。
エントロピーデコーダ
各ウェーブレットの再構成 サブバンド は2つのブロックによって達成されます: コンテキスト モデラと算術デコーダ。コンテキストモデラーが連続してデコードする を送信することで、コードブロックの各ビットプレーンに 近隣情報 の各ビットを算術デコーダに送信します。を使用しています。 この情報をもとに、算術デコーダ はビットストリームから各ビットをデコードします。
逆量子化器
ウェーブレットサブバンドの係数は逆量子化されます。量子化ス テ ッ プは、JPEG 2000 ファイルのメイン ヘッダーで定義 さ れてお り 、 サブバン ド ご と に異な る こ と があ り ます。逆量子化は、DSP ブ ロ ッ ク などの最新のXilinxのVirtex-4 機能を使用します。
外部メモリ
逆量子化出力ではダブル フレーム メモリ バッファが使用され、効率的な IDWT 処理を可能にします。このバッファは、2つのDDR-SDRAM外部メモリを含み、都合がいいときに繰り返すことができる常に少なくとも1つの有効なフレームを保持しています。必要なDDR-SDRAMタイプは512Mbitメモリ(32Meg x 16; 2K、48fpsの場合は133MHz)です。フレームバッファには最大4フレームを格納できます。
逆離散ウェーブレット変換 (IDWT)
サブバンドの二次元ウェーブレット再構成が達成されます。ロスレス符号化用に規定されたLe Gall (5/3)フィルタバンクか、ロッシー符号化用により複雑なDaubechies (9/7)フィルタバンクのどちらかです。DCアプリケーションでは、9/7フィルタのみが必要です。
多成分変換(MCT)
JPEG 2000の圧縮効率を向上させるために、多成分変換を使用することができます。5/3フィルタでは可逆変換(RCT)、9/7フィルタでは非可逆変換(ICT)が使用されます。どちらの変換も18ビットの固定小数点精度で実装されています。
エラー処理
デコーダは、入力データのエラーを検出するように設計されています。この検出は2つのレベルで達成されます。
- JPEG 2000へッダー
画像サイズなどのコードストリーム特性とコンポーネントあたりのビット数がチェックされます。 デコーダコントローラ仕様 でJ2Kヘッダのコヒーレンスをチェックします。
が分析されます。
- JPEG 2000パケットヘッダと圧縮ビットストリーム
パケットヘッダは、タグツリーのコヒーレンス、ビットプレーン数、コードブロック圧縮ビットストリーム長を検証するために解析されます。
エラーが検出されると、特定のエラーコードがデコーダを管理するデバイスに送信されます。破損したフレーム・コードストリームの場合、デコーダは次のフレームをデコードし、正しいフレームに遭遇するまでそれを繰り返します。フレームレートによって決定される経過時間内にフレームがデコードできない場合、前の正しくデコードされたフレームが出力に送られ、不快な表示アーチファクトを回避します。
プロセス制御
JPEG 2000フレーム内符号化の利点を利用して、デコーダコントローラはフレーム精度でストリームを管理することができます。入力に復号するデータがない場合、デコーダは最新の復号フレームでループしたり、ブラックフレームを出力したり、処理を停止したりすることができます。そして、入力ストリームと出力オプションを制御することで、デコーダコントローラは
一時停止、ステップバイステップ、スローモーション、早送りと巻き戻し、ランダムアクセス。
インターフェイス
入力は、リトルエンディアン表現の32ビットバーストでデータを受信します。2 ピクセル（RGB, XYZ, YUV）のバーストが出力されます。出力クロックはシーケンスフレームレートとピクチャサイズに依存します。
DCIプラス
IPX-JP2KIP は、その主要な目的intoPIX の第一を達成しようと、最初から、可能な限り現行のDCI要件を満たすという課題を自分自身に設定していますが、この点でも成功しているように見えます。
以下の表に示すように 今日のDCI要件でのパフォーマンス比較でintoPIX が予想していた キーとなる技術の大幅な進化は 入力および出力ビットレート、フレームの領域 レートと色の濃さを調整することができます。 様々なスクリーンサイズに対応しています。 最大2048 x 1080、およびRGB、YUVまたはXYZ の出力タイプ。
IPX-JP2Kの主な利点は、高い入出力ビットレートに対応できることです。現在のDCI入力ビットレートがすべての圧縮コンテンツ（2K @ 24/48および4K @ 24フレーム/秒）で250Mbpsであるのに対し、IPX-JP2Kは最大500Mbpsの出力レートを提供するため、より高いフレームレートの4K要件の可能性に先んじてIP準備 ができています。この将来IPは 、IPX-JP4Kと呼ばれ、Virtex-4 FX60技術ですぐに利用できるようになります。
繰り返しになりますが、3D表示の要件を想定して、 JP2Kは最大96fpsで動作します。 また、その前方の別の例で考えると、intoPIX デコーダはDCI 12ビットの色深度要件超えて、コンポーネントごとに十分な14ビットを提供します。 そして、最後になりましたが、認識しているのは 他のいくつかの潜在的な特別なニーズの IPユーザーグループで intoPIX デコーダが提供する 複数の品質レイヤーを管理する機会 を使用することで、アーキビストは例えば次のようなことができます。 独自の2Kファイルを作成、48fps、500Mbps、 または、例えば、1つのデコーダが 250 Mbps レイヤのみを解凍し、一方で 第二のデコーダは、他のすべての レイヤを、合計で 500 Mbps を表します。
エンドゲーム - コンプライアンス
映画業界が技術者によって（不必要に）推進されていることを声高に懸念していたのは昨日のことのように思えます。しかし今日では、市場の力が牽引役となっていることは間違いありません。今年のNABデジタルシネマサミットでの基調講演でNATOのプレジデントのジョン・フィティアン氏の言葉を引用すると、”2006年はデジタルシネマにとって大きな年になります。DCI規格、品質そしてビジネスモデルがあります。デジタルシネマはベルカーブを描いています...2007年はとても大きな年になるでしょう。”
年末までにデジタル機器の設置台数が1000台から2000台以上に増加すると予測される中、ハリウッドからは、できるだけ多くのDCI要件を迅速に満たすための早急な対応が求められているのは当然のことです。開発者の仕事は新たな緊急性を帯びてきており、コンプライアンス手順の公表に先立って行動しなければならないため、デジタルシネマ機器のプロバイダーは、ソロモンの知恵を適用することが再び求められています。
しかし、業界全体の精査では DCIの長期化した仕様プロセスは いくつかの手がかりを提供します。情報を得た予想 そして、インスピレーションの揺らぎ以上のものがあります。 JPEG 2000圧縮の「既知の量」のエレガントな解決策を確保しました。
そして、これが'ホスト' プロセッサーで利用できるようにすることができれば メーカーへの開発への道、ハリウッドの支援 安全保障上の懸念、物流上の利点を容易にします。
to Network operators and supports the 4k and 3D future of Exhibitors then surely somuch-the-better.
