数字电影影院管理系统（TMS）的设计

数字电影影院管理系统（TMS）的设计inld.us.try囝中国电影科学技术研究所杨雪培张鑫摘要数字电影影院铃理系统(TMS)佗黄坶的效妓术予殴.典卡耍包摄内害泞净搦狡控瓤镑障授权嚣辟.放映与汁鞠管理.静等功能勾r椎动TMS系统的研究和砸|函电科学投冬m宠哦专琐发出银幕管理玎发接f/(SMI)手jj配套f0:乃发1其包(SDK)强既撼础强发出套TMS嗽系统该系境llfllTMS系统固白的功能租妓do特电叫觅铃考患_r未来系统啦的蛰求奎_乏,绢j此73/.5系缝发设it涉砭的关键较术稚|系统总4,没罄珞蹦l未来彤皖ft蕾设式进行l铃辑两毯考一关键字J数字电影数亨影皖K|数卞%锭M42Iif,一亿影院簧辟系统lII3引吉国务院办公厅于2010年1月21日下发了关于促进电影产业繁荣发展的指导意见.确立了电影产业繁荣发展的七个总体目标,并提出了十项主要措施.指导意见中指出:实施电影数字化发展规划.大力推广数字技术在电影制作,发行,放映,存储,监管等环节的应用,研究开发数字电影技术服务体系.加快建设全国和省级电影数字化服务监管平台,完善0.8K数字电影流动放映,1.3K,2K数字电影放映的市场服务和技术监管系统.加快研发网络实时监控系统技术,完善数字化分发和接收系统.1.数字电影逐步取代胶片电影,我国数字银幕数增长迅速我国数字电影发展非常迅速随着拍摄,后期制作,发行放映的数字化.传统电影技术已逐步被数字电影技术取代.2007年底,我国2K数字银幕数为200多块,2010年6月份,2K数字银幕数达到2600多块.如图l所示.300025002O0015O010005000/.,一一-_-IIII.数字电影技术逐渐趋于稳定和成熟促进了银幕数量的增长.2005年至今数字电影技术标准逐步完善主要的数字电影国际标准相继公布.减少了影院经营者购置数字播放设备的顾虑设备购置项目纷纷上马.另外.数字大片在国内外得到热捧.也是数字银幕数增长的又一个因素,这其中包括2010年1月在我国上映的好莱坞影片阿凡达,其创造票房奇迹的同时,也吸引了影院经营者对数字放映设备的关注.2数字电影节目发行压力增大,影院放映传统方式需要改变在传统电影时代,胶片拷贝的发行量和发行成本是发行单位考虑的首要问题之一.数字电影时代,节目的发行不再受拷贝成本的制约,发行盘能够任意复制,极大地降低了发行成本.满足了市场的要求.但随着2K数字银幕数量的增加,发行盘的复制.寄发与回收周期逐渐加长,节目盘的发行压力随着银幕数量的增长而加大.影院从拿到发行盘到放映影片的整个放映流程也还较为传统智能化,自动化,数字化,网络化将是数字电影放映管理的发展趋势.现代屯视技术15620lO?11Il特约毫题2010年度全国电影科技工作会坝暨电影专业委员会J,届三次会议II3.加快发行放映信息化建设,实现影院管理的网络化,-影院箭川系统(TMS)慨述自动化发行放映的信息化主要包括四方面要素:TMS影院管TMS是发行放映信息化建设的基础设施,应用好TMS易的信息化设备管理与授权的信息化.如图2所示.o0ooBK发行教映信息记要素为减轻数字节目发行的压力.应尽快实现节目发行的网络化.利用移动硬盘,卫星,电信网络,有线电视网络等技术手段将数字节目传送至影院中央存储,再经影院内部网络将节目传送到每块银幕的数字设备中.影院数字电影的放映也应逐步实现自动化售票系统制作的放映计划.数字播放设备能够依据放映计划自动完成电影的放映.影院放映管理的自动化不仅能为影院减少成本,提高效率.还能保证放映质量.增强系统运行稳定性.中国电影科学技术研究所深入实践科学发展观,紧密关注产业方向努力解决产业关键技术.围绕加快推进电影数字化发展这个中心任务开展科研积极落实科研成果的转换.通过所内项目,科技部和总局重点项目加快推进数字电影发行放映信息化.不久前.专门开展了数字影院管理系统(TMS7的研究与开发,希望其在未来数字影院的管理中发挥重要作用.为产业数字化改造,升级和过渡提供有力的技术支撑和服务保障,为产业繁荣发展打下重要基础.说TMS能为我们提供有效的管理方式和技术手段,可以实现从发行到放映的自动化,方便影院运营的管理,为影院减少管理成本,提高发行效率和影院放映质量,帮助政府,院线或发行商等对影院进行管理.影院TMS系统功能构成如图3所示.?内容管理子系统(CMS):通过网络或物理介质自动或手动下载内容数据和授权KDM文件,具有懈DCP(数字电影发行数据包)的功能.能够验证包,文件的完整性:能够浏览管理影院中央存储系统.管理广告,预告片.影片等内容资产,方便管理影院内所有节目内容资产能够将中央存储内的影片发送到指定影厅的播放服务器:可以将中央存储内的影片导出至移动硬盘.?数据与密钥管理子系统(DKMS):通过网络或物理介质接收KDM文件,能够验证KDM完整性,TDL的正确性;自动传送KDM到相应的播放设备管理影院内数字电影系统设备:反映设备变更,发送FLM消息,收集所有播放服务器的安全日志,支持安全日志的导出.放映计划管理系统(SSMS):能够创建或接收售票系统生成的放映计划和影片信息;具有创建放映列表(SPL)研l【2010/11的功能,可以将播放列表发送到每个影厅.中央存储服务器.作为影院片库用来存放影院所有的内容资产,包括影片,广告片,预告片.测试片等都存储在中央存储服务器中.可以使用DAS(直接连接存储)技术,在TMS服务器创建磁盘阵列也可以使用NAS(网络连接存储)技术,存储盘阵作为外接的网络存储设备.?影厅控制与放映监控:系统有专门的用户操作界面,可以远程控制到每个影厅的播放服务器和放映机,不用放映员在每台服务器上操作,可由放映员在TMS系统下集中管理操作多个影厅.系统提供监控每个影厅放映状态的界面,在一个界面下可以看到所有影厅正在播放的影片播放的进度,设备的运转情况,如果出现异常具有报警信息.设备控制.故障发现:为了影院维护设备方便,当设备有异常时.便于及时发现问题,排除故障,保证设备稳定运行.?影厅网络:影院内的千兆网络会连接到每个影厅,TMS系统可以通过千兆网络与播放设备通信.搔u调用屠开发工其包(sDl【)+USBKey图3中影院TMS系统构成.反映出影院应口系纺棠留用TMS系统后,网络化,数字化管理的特点.发行放映信息化转变首先应该从影院开始,影院实现信息化以后,发行网络与影院信息化系统TMS对接.外部管理系统与TMS对接,最后实现整个发行放映平台的信息化.|三影院管理系统(TMS)的设计1.系统的总体设计TMS系统设计需要充分考虑影院放映设备及影院售票系统的情况.如图4所示影院播放服务器,放映机和售票系统处于整个系统架构的最底层.系统架构图向上依次是TMS专用软件开发工具包,银幕管理开发接口及售票系统接口的定义,TMS系统的接口调用层,TMS系统和售票系统的系统功能层,外部通信层以及外部管理平台.这样的系统设计使得TMS对于不同的放映设备不论设备是什么品牌,通过软件开发工具包和银幕管理开发接口都可以达到透明化管理的目的TMS与影院售票系统有机结合到一起,实现了信息资源的共享:与外部平台的信息交换将能满足更多的应用需求.2,软件开发工具包(SDK)TMS系统软件工具开发包是中国电影科学技术研究所开发的一套专门用于TMS系统开发的软件开发工具的集合.该SDK主要包括:)JavaJar包一L/nux动态连接痒使用Java语言封装的功能包.其中包括银幕管理开发接口(SMI)的所有功能类和接口调用函数.使用C/C+编译的设备通信及安全等功能模块动态连接库.2)各接口文挡完整的一套接口文档,主要包括功能类和接口函数调用文档,还有系统各接口协议及消息格式文档.(3)开发诵甬示锄各功能类及接1:3调用的示例程序,以及接口消息示例.(4)安装配置说明包含在Linux下安装SDK配置TMS系统相关设置的说明文件.(5)US8Key安全模块TMS系统的系统私钥及公钥证书链存储于外部USB琨代电视技术5582010?11特约毫题201(J年度全国电影糖工f会议暨影专委弱会八:z衾议li!全硬件中同时安全硬件还具备与信息安全相关的?工具函数类系统开发可能用到的工具函数的集合.能.?放映机控制类:包括获取放映机状态信息,放映机播放宏列表,执行宏指令和系统指令的接口.盘T田1Ir古r1,f,I,I-仕j厶4一/1妇r-/妊伸枷,cl,银幕管理开发接口(SMI)是TMS实现放映设备管理和部分系统管理功能的功能类与接口调用函数的集合.TMS必须调用SMI中的接口才能够完成对不同设备的透明管理,并实现与数字电影技术有关的功能.1s|接口的分SMI接口划分如图5所示.巨s接口划分图?播放控制类:包括获取播放服务器当前状态,播放服务器播放控制等接IZl.?内容管理类:包括获取合成播放列表(CPL),删除内容,验证内容等接口.授权管理类包括获取密钥传送消息(KDM)列表及KDM内容,删除KDM等接口.放映管理类:包括放映播放列表(SPL)管理,放映计划管理相关接口.?传输管理类包括传输数字电影发行数据包(DCP)的接口及传输密钥传送消息(KDM)的接口.系统管理类:包括获取审查日志,获取播放服务器信息等接口.为了实现TMS系统的功能.专门定义了些接口的数据格式,主要包括:数字电影放映播放列表(SPL),放映计划列表,影片信息列表,密钥传送消息(KDM)获取列表和影院设备清单消息(FLM)扩展信息等.a数字电影放映播放列表(SPL)SPL的XML数据结构包含了每场电影放映,节目播放的列表和顺序.如图6所示.ShowPlaylist是整个结构的根元素,Show元素中包含了一个或多个CompositionPlaylistld(合成播放列表CPL的Id).其顺序就是节目播放的顺序.b放映计划列表和影片信息列表放映计划列表的XML数据结构可以用来反映某个影院某个时间段内计划每个影厅放映影片的情况.如图7所示.IsPL的数据格式放映计翔确表数据格式I59【Advanced;re.lngmeermg20111lindusctrsy影片信息列表数据格式影片信息列表的XML数据结构主要包含影片编码,影片中文名等信息,如图8所示.放映计划列表和影片信息列表可以由售票系统生成,然后由TMS系统调用获得;或者由影院外部系统生成.然后由TMS系统接收.C密钥传送消息(KDM)获取列表影院TMS系统可以从影院外部KDM发布平台自动获取属于影院的KDM授权文件.具体获取列表的XML数据结构如图9所示.KDMList根元素具有影院编码(theatrecode)属性说明该列表所属的影院.KDMList下包含有一个或多个KDM元素,每个元素下具有xlink:href属性.说明此KDM文件获取地址,KDM元素内包含的其他子元素,用来说明该KDM对应的影片信息,密钥信息和目标播放设备信息.d.影院设备清单消息(FLM)扩展信息数字电影实际运营中,影院与KDM生成系统之间设备数字证书信息需要交换.当影院设备发生变更(设备更换,增加或使用状态改变)的时候,TMS将向FLM管理系统提ILl5tTTpe一一一一一一一一一一旧-t-l_1匹三三习l!1日?t.1墨西.广l*sitiotl*ylist/lI毋-tc?t-?tI?,d?lTdin?f?LrC.mt.1trr/sI*lYttift盯I日露nK获取列表的数据格式交影院最新的FLM消息消息中包含了影院当前设备数字证书的信息.SMPTE4307】中定义的FLM扩展信息,我们具体设计定义如图10,图11图12所示.FLM扩展信息的定义使得FLM消息除了携带设备数字证书信息外,还将影院信息,每个影厅设备的详细信息一同提交到外部FLM管理系统这些信息都来源于TMS系统.拥有这些信息.便于其他系统对影院信息的利用._|_I一一一一.:.一巫匦嚣L一FLM扩展信息数据格式(j1ScreenTy,e至三固Setee,DeviceListTgpeDeviceT,elevieldentifitr由_,FF,_一iuuftetlrer|u.Iscreen2tTiceList白卜=De,it._BoaCritictl$一e皿evi.一引塑!_(一1|odellunberl1_,r嚣,F圊_,_臣画西垂司-4Diite/3DSystesB一.Diite131CoafirItion1垂ELM扩展信息数据格式【2)现代电视技7Ic2O1O.11I6.特约营题2010年度全国电景;科技工作会议骜电影专业委员会J届三次会议M扩展信息数据格式()L_匡放映计翘获取接口(3售票系统接I售票系统与TMS系统通信采用WebService接口.通过简单对象访问协议(SOAP)售票系统可以将放映计划信息和影片信息提供给TMS系统.放映计划获取接口如13图所示,TMS系统在调用售票系统的放映计划获取接口时.传人三个参数:影院编码,开始时间和结束时间.售票系统将放映计划以文中所述的格式返回给TMS系统.表现层业务逻辑层资源层持久层姻M系毵实影片信息获取接口如图l4所示.售票系统将影片信息以文中所述的格式返回给TMS系统.TMS系统从影片信息中得到中文的影片名称.在TMS系统中可以将英文影片名替换为中文影片名.4.系统功能实现介绍系统的分层结构如图15所示.系统分为表现层.业务逻辑层,资源层,持久层等四个层次.?表现层:为影院用户提供操作界面.为外部系统提供应用接口;?业务逻辑层:通过调用银幕管理接口,实现TMS的系统功能流程和逻辑;?资源层:包括播放器,放映机,售票系统等设备和系统接口,具备内容管理;?持久层:采用关系型数据库系统(RDBMS)管理影片信息,播放信息,放映计划信息,日志信息等.使用外接存储及磁盘存储阵列作为文件存储方式.保证内容存储的安全和系统运行的稳定.(1系统两_古管理TMS系统为用户分配角色,不同角色用户具有不同的功能权限,系统登录时使用用户名和密钥登录系统.登录界面如图16所示.TMs系统用户登录界面I31/-#奋管理系统支持多种格式的节目格式导入.包括SMPTEDCPInterOPDCP,MPEG节目和JPEG2000节目.支持TICineCanvas字幕(包括文本字幕和图片字母)和MXF字幕的节目.能够将中央存储中的节目通过千兆以太网并行传送到影院的所有影厅播放服务器中.查看传输进度和状态l见图19).(4I密钥管理支持从外部获取KDM,也支持导入KDM文件.KDM文件导入后,无需选择设备,TMS系统自动将KDM传送SPL的锄建器强噔放映计划编辑署面瑰代电视技术622010.11特约毫题20lf0年睫全国电影l撞工作会议暨电影专业委员会八瑶三;会议管理TMS系统和播放服务器上的SPL,见图21.支持放映计划的创建和编辑功能,在界面上拖拽鼠标,编辑过程完全图形化.同时支持放映计划从售票系统中获取,见图22.51II系统的设计外部系统指影院外部管理系统或平台,他们与影院TMS系统之间通信.共同实现发行和放映的信息化管理.这里主要介绍两个平台:FLM管理平台和KDM管理平台.这两个平台是在TMS系统设计时一同设计完成的,具备基本的管理功能.11影院设备信息FL管理平台如前文所述当影院放映安全设备发生变更时,TMS会将最新的安全设备数字证书以及影院信息,影厅设备信息等一并以FLM消息的形式发送给FLM管理平台.如图23所示.总共7个彩厅:t-l鸭TFLM管理平台界面在FLM平台上可以查看影院FLM消息中的信息.该FLM管理平台采用REST技术对外提供接口,用户可以使用REST技术对影院的FLM进行增加,删除,修改和查看(CRUB).12)tDM管理平台的初步设计KDM管理平台主要完成影院注册,母版KDM的提交,影片密钥管理,KDM生成等功能,见图24.实现时,KDM管理平台与FLM管理平台之间进行通信.以获取到影院最新的设备证书信息,保证影片授权的正确性.除了为某个影院及设备生成KDM以外,该平台还支持KDM的下发接口.TMS系统可以从该接口获取属于其的KDM列表,并自动从网络下载所有KDM,之后TMS系统自动发送KDM到影厅的播放设备中.63l圜KPM鲈理乎分帝分面叫总结为了促进数字电影产业发行放映管理的信息化,推动TMS系统的研究和应用,中国电影科学技术研究所充分调研发行单位,影院及院线单位管理需求.专门立项开发出数字影院银幕管理开发接口(SMI)和配套软件开发工具包(SDK).并在此基础上又开发出一套TMS原型系统.系统已经在影院测试.影院用户反映TMS系统提高了管理效率,节约了管理成本和提高了放映管理的质量;发行单位认为TMS系统可以减少发行的成本,减轻当前影片发行的压力.该系统即将在部分影院试用,之后再扩大范围推广使用.笔者认为.随着TMS系统功能的不断完善,今后TMS系统在数字电影发行放映管理中一定会扮演重要的角色.无论对影院,院线,发行单位以及政府监管单位,其都将起到实际的应用意义.为产业数字化改造,升级和过渡提供有力的技术支撑和服务保障.为产业繁荣发展打下重要基础.参考文献IIII)c1数rI影系统I,V12j2IrO.数r电系统.求,2f】IjSMII1.Iroposed4297h)rCinellla(7onlpt>silioi1】la)IlllI1P1I.Proposed4298|t(lCillCllltPackinglastII,1PTE.Pioposcd4299ForCinemaAssetMappingIn1SMPTProposed430lF(丌CinemaKc)DeliveryMessage7ISMPTE.Proposed4302I()r(inel!ll1)igitaCinemaCertiiicalef8IsMPrE.Propl+sed430l:olCinertiaExtlIl_theatclMessagingfQfSubtitleSpecilifI【(XMIlcfeelIIlitJrDI)(inclif1Prtiu<IeLhnologyI10ISMIIt:Pttlposed43042006h1i(Il1cll】11ogRccolLl,ec1l【l,IIISMPqfIPlop1)<cd4-1(720(i1fOl(illelllUFacilitylj,lMcssa,2cII2I数,d;15版f1术m-:磊JLitL【引!2+1i97A口MTevisionEngineering201讲11一黧!竺i一一一苎lliI詈璺m善差荨譬一一一一