DCI规范数字电影视频解压卡驱动设计与实现

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　　数字电影发展的前景很广阔。DCI是好莱坞7家制片公司共同建立的一个组织，它提出了DCI数字电影技术规范。
　　视频解码部分是符合 DCI 规范的数字电影系统的难点。数字电影视频解压卡的驱动程序设计是系统的重要组成部分。
　　本文使用微软公司的DDK和puware公司的DriverWorks来开发PCI设备WDM驱动程序。设计要点包括：DriverWorks中PCI设备WDM驱动程序的架构；对于不同类型IO请求的不同处理方法；DMA的过程以及DMA线程之间的同步；以及将驱动程序从单CPU计算机系统移植到多CPU计算机系统的设计要点。实验结果表明，驱动程序能够控制数字电影视频解压卡对符合 DCI 规范的视频码流进行实时解码，该视频码流速率可以达到 DCI 规范给出的最大值。
　　自19世纪90年代，美国的爱迪生和法国的卢米埃尔兄弟分别发明电影以来。
　　电影经历了很多重大的技术变革。1910年8月27日，托马斯·阿尔瓦·爱迪生宣布了有声电影的发明，把留声机的声音和电影摄影机上的图像联系了起来。
　　世纪初，英国和法国的一些制片公司尝试把两种或三种基本色彩相调制生产全彩色影片。然而这种制作过程需要笨重的机器，而且制作出的画面不如人意。
　　年，美国麻省理工学院的两位科学家赫伯特·卡尔马斯和丹尼尔·科姆斯托克发行了第一部改进的彩色影片。1922 年，他们将彩色电影制作过程改进得较为完善，并为好莱坞采纳。广义的数字电影开始于20世纪80年代。1995年，迪斯尼完成了第一部全3D数字动画长片《玩具总动员》中77分钟，1561个全电脑制作的3D镜头。这项工作历时四年，动用了110个工作人员，成本为3千万美金。1999 年 5 月美国出现首批数字电影院，迪斯尼公司制作出了首部无胶片数字电影《玩具总动员续集》。
　　中国国家电影电视总局发布的《数字电影管理暂行规定》[1]的第二条中，把数字电影定义为：“以数字技术和设备摄制、制作存储，并通过卫星、光纤、磁盘、光盘等物理媒体传送，将数字信号还原成符合电影技术标准的影像与声音，放映在银幕上的影视作品”。数字电影相对于胶片电影有如下优势：1.采用数字技术摄制电影，节约了电影制作费用，革新了制作方式，提高了制作水准；使用数字介质存储，永远保持质量稳定，不会出现任何磨损、老化等现象，更不会出现抖动和闪烁；3.传送发行不需要洗映胶片，发行成本大大降低，且传输过程中不会出现质量损失。
　　目前中国放映市场的规模远低于中国电影产业发展的需要。据统计，美国的电影银幕数量已达到35786块，每个影院的平均银幕数量达到6块以上，平均每人就有一个放映厅，而中国却是每10多万人才有一个放映厅[2]，且很多影院都面临技术改造的问题。影院建设已成为中国电影产业发展的关键一环。
　　目前我国数字影院的建设正在快速发展。2007年广电总局的统计数据显示，我国已经有 2k以上高档数字影院荧幕 80 余块，1.3k以上中档数字影院荧幕多块，农村放映荧幕已经超过3600块[3]。目前国家广电总局已投入2亿元用于数字影院示范项目的建设，其中1.5亿元用于影院建设投资，并由中影数字电影有限公司统一管理、发行。
　　综上所述，从模拟电影到数字电影的跨越是电影技术的又一次革新；由于数字电影具有的优点，数字影院将在近年内得到快速推广；考虑到中国的国情，数字电影在中国将有尤其广阔的发展天地。
　　本文描述了一种数字电影视频解码系统的设备驱动程序的设计，并给出了实验结果。作为背景，在下面的两节里，将简单的介绍数字电影规范的发展历程和标准。
　　年 3 月，美国迪斯尼、福克斯、米高梅、派拉蒙、索尼图像、环球和华纳兄弟7家制片公司共同建立了一个DCI（Digital Cinema Initiatives，LLC）机构。这个机构专门负责起草、制定数字影院技术规范并进行相关测试、评价。该机构于2003年5月30日公布了技术规范草案的2.0版，2003年11月26日公布了3.0版，2004年7月1日公布了4.0版，2005年3月15日公布了5.0版，年7月20日公布了正式版1.0。将来，只有满足DCI规范的数字影院系统才能播放这7家制片公司制作的数字影片。由于这7家制片公司的影片占有世界影片市场的很大份额，所以该规范正逐渐成为实际上的业界标准。规范中对电影图像的压缩采用了JPEG2000 国际标准，这是因为：一方面，MPEG-2 和技术是有专利版权费的，而JPEG2000 是免费的；另一方面，在高码率情况下，使用JPEG2000的视频编码系统优于使用MPEG-2的系统，而MPEG-4还不够成熟。2007年，DCI机构又发布了修正后的DCI规范1.1版本。2008年3月，再次修正过的DCI规范1.2版本发布。