崔 強

中國電影科學(xué)技術(shù)研究所（中央宣傳部電影技術(shù)質(zhì)量檢測所），北京 100086

【關(guān)鍵字】點播影院；信息管理；數(shù)字電影

1 引言

隨著文化娛樂行業(yè)的快速發(fā)展，人們對于文化娛樂體驗的要求也在不斷升級，點播影院作為一種新的觀影模式，深受年輕人喜愛。點播影院最早起源于中國臺灣地區(qū)，相對于傳統(tǒng)影院，點播影院可以隨意選擇觀影時間、影片內(nèi)容，可以滿足觀眾多元化、個性化的觀影需求，特別是現(xiàn)在點播影院和酒店等娛樂場景的結(jié)合，多種消費模式相互融合，促進了點播影院的發(fā)展。但是，部分點播影院存在經(jīng)營不規(guī)范、版權(quán)不明晰等問題，成為點播影院發(fā)展的“痛點”。

隨著2018 年3 月6 日國家新聞出版廣電總局正式發(fā)布《點播影院、點播院線管理規(guī)定》，并且開展點播影院、點播院線試點的通知，點播影院市場正式進入了規(guī)范管理時代。參照該規(guī)定開發(fā)的點播影院信息管理系統(tǒng)可以完成視頻授權(quán)播放、播放數(shù)據(jù)統(tǒng)計上報等功能，有效解決了當前存在的版權(quán)問題，為點播影院市場的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

2 點播影院信息管理系統(tǒng)概述

根據(jù)《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》的要求，點播影院內(nèi)部使用的點播影院系統(tǒng)和設(shè)備必須滿足該規(guī)范的安全級別要求。該規(guī)范規(guī)定了點播影院的系統(tǒng)架構(gòu)、安全級別、計費系統(tǒng)數(shù)據(jù)上報、放映質(zhì)量要求、相關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)等內(nèi)容。規(guī)范中的安全級別檢測不僅僅是針對單一設(shè)備，而是針對整個加密安全體系、播放設(shè)備、投影機等進行檢測。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

點播影院一般包含一個共享影片庫、多個符合點播影院技術(shù)規(guī)范的放映廳，其中包括中央控制服務(wù)器、終端放映設(shè)備等多個設(shè)備（圖1）。

圖1 點播影院設(shè)備示意圖

點播影院信息管理系統(tǒng)一般由中央控制模塊、運營模塊、放映終端控制模塊、影廳內(nèi)終端放映模塊、還音系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等組成（圖2）。中央控制模塊是整個系統(tǒng)的核心，其內(nèi)置片庫通過以太網(wǎng)與多廳內(nèi)的終端設(shè)備連接，對終端放映模塊進行控制；同時，對外提供統(tǒng)一通信接口，與點播院線運營平臺進行通信完成獲取影片信息、獲取影片內(nèi)容、影片密鑰授權(quán)、上傳日志功能。放映終端控制模塊用來控制不同影廳的終端放映模塊，使終端放映模塊播放中央控制模塊上的片庫內(nèi)容。終端放映模塊在接收放映終端控制模塊的控制指令后，獲取影片密鑰進行解密，播放符合《點播影院、點播院線管理規(guī)定》要求的加密節(jié)目源。運營模塊是個相對獨立的系統(tǒng)，主要用來完成用戶購票、影片排期、會員管理、商品售賣等功能。

圖2 點播影院信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 各模塊軟硬件需求

（1）中央控制模塊：內(nèi)建RAID5 磁盤陣列，存儲空間要求一般為5TB 左右（具體容量可視運營情況而定）；至強工業(yè)級CPU 核心以及主板；千兆以太網(wǎng)（影廳在5 個以上的，需要多網(wǎng)卡聚合）；8GB 以上內(nèi)存；UPS 穩(wěn)壓電源；預(yù)裝Linux 操作系統(tǒng)、NFS 網(wǎng)絡(luò)文件共享協(xié)議、防火墻、JRE 運行環(huán)境。

（2）運營模塊：中端主流英特爾處理器i5-4590以上；8GB 以上內(nèi)存；千兆以太網(wǎng)；運行Windows 10操作系統(tǒng)；安裝運營管理軟件，完成會員管理、商品售賣等功能。

（3）放映終端控制模塊：MTK 8 核2.0GHz 處理器；8GB 內(nèi)存；64GB 存儲；Android 10 以上操作系統(tǒng)；分辨率1920×1200觸摸屏；安裝終端放映模塊控制軟件，用來控制不同影廳的放映設(shè)備。

（4）終端放映模塊：至少支持分辨率為1920×1080，幀率為24FPS，5.1 環(huán)繞聲的電影播放；可以播放符合《點播影院、點播院線管理規(guī)定》要求的加密節(jié)目源，支持實時解密；符合《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》最低安全級別要求；高可靠、高性能的解碼芯片，實時硬解碼，支持多種視頻格式，包括H.264 等編碼格式和MXF、MP4、MKV 等封裝格式；符合影院聲壓級、頻響特性的還音系統(tǒng)；符合增益要求的專業(yè)透聲幕布。

（5）還音系統(tǒng)：采用5.1 聲道音響系統(tǒng)，聲音從終端放映設(shè)備輸出后，進入音頻處理器，經(jīng)過6 聲道功放后分別送到不同的音箱。5.1 音響系統(tǒng)包括6 個音箱：2 個前置音箱、2 個后置音箱、1 個中置環(huán)繞音箱、1個重低音音箱。

（6）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：中央控制模塊與各影廳內(nèi)終端放映模塊千兆網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。各影廳內(nèi)終端放映模塊IP 地址預(yù)先設(shè)定，并與影廳綁定。

2.3 各模塊功能說明

2.3.1 中央控制模塊

中央控制模塊是整個系統(tǒng)的核心，其主要包括系統(tǒng)用戶權(quán)限管理、影片內(nèi)容管理、影片內(nèi)容分發(fā)、對外通信、統(tǒng)計查詢等功能。系統(tǒng)用戶權(quán)限功能主要針對本系統(tǒng)人員進行相應(yīng)管理，包括用戶的創(chuàng)建、刪除、權(quán)限管理等。影片內(nèi)容管理主要是與點播院線運營平臺進行通信完成獲取影片信息、影片內(nèi)容、密鑰傳送消息（Key Delivery Message，KDM）授權(quán)等功能。影片內(nèi)容分發(fā)主要是通過局域網(wǎng)絡(luò)將影片內(nèi)容根據(jù)用戶需求分發(fā)到不同終端放映設(shè)備上。對外通信主要實現(xiàn)通過特定接口向點播院線運營平臺、上級監(jiān)管單位上報播放數(shù)據(jù)、獲取KDM 授權(quán)、上傳日志等功能。

2.3.2 終端放映模塊

終端放映模塊作為用戶直接操作的模塊，首先要給用戶提供易于操作的界面，讓用戶能夠簡單便捷地獲取播放影片的相關(guān)信息，控制放映機等設(shè)備。與此同時，該模塊從硬件和軟件上都需要提供相應(yīng)的安全機制保障片商的版權(quán)。

終端放映模塊至少要包括終端放映播放控制、專業(yè)電影播放器、后臺服務(wù)監(jiān)控等功能。終端放映播放控制可以讓用戶根據(jù)影片分類查看片庫里的影片；用戶可以使用搜索功能搜索指定的影片，搜索功能支持使用首字母搜索和影片名搜索；用戶可以查看影片的詳情，影片詳情頁面顯示影片的導(dǎo)演、演員、簡介、分類和價格等信息。用戶點擊播放后即可自動開始播放。專業(yè)電影播放器可以播放用戶選擇的影片，在播放之前需要驗證該部影片的KDM 授權(quán)文件，只有成功獲取KDM 授權(quán)文件才能解密影片；專業(yè)電影播放器要顯示播放進度、支持快進、暫停、恢復(fù)和斷點續(xù)播；專業(yè)電影播放器還需要能夠按《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》要求給電影嵌入水印。后臺服務(wù)監(jiān)控需要將設(shè)備心跳狀態(tài)、播放記錄、更新影片信息和播放狀態(tài)信息上報給中央控制模塊。

2.3.3 運營模塊

運營模塊是為點播影院專門定制的運營管理系統(tǒng)，集POS 收銀、會員管理、商品售賣、廣告系統(tǒng)、微信運營、財務(wù)統(tǒng)計、員工管理等功能于一體，并且深度整合?？梢愿鶕?jù)顧客觀影頻次和數(shù)量、當期熱度等信息自動推薦影片，并定制影片播放目錄。能夠滿足用戶在影片播放過程中插播顧客自制視頻的要求，從而實現(xiàn)用戶個性化定制。

運營模塊其中一個重要的功能就是統(tǒng)計放映場次，由于點播影院在實際操作中是使用“場次”而不是“票”來作為最小交易單位，因此，運營模塊在參照電影院票務(wù)管理系統(tǒng)技術(shù)要求的情況下，需要按照《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》，通過使用上報接口，將“場次”上報到點播院線計費系統(tǒng)。

2.3.4 放映終端控制模塊

放映終端控制模塊的主要作用是幫助管理者獲取必要信息，并對設(shè)備進行有限管理。除此之外，放映終端控制模塊還包括一個重要的功能，就是方便用戶選擇心儀的影片，并實現(xiàn)快速播放。因此，放映終端控制模塊需至少包括遠程管理子模塊和放映終端控制子模塊。

遠程管理子模塊至少包含用戶登錄、維護中央控制模塊（例如影片的下載、刪除、授權(quán)等）、查看放映日志、查看設(shè)備播放情況等功能。放映終端控制子模塊的功能和終端放映模塊中終端放映播放控制基本類似。

3 點播影院信息管理系統(tǒng)主要功能流程

點播影院通過網(wǎng)絡(luò)與點播院線運營平臺相連接，獲取數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（Digital Cinema Package，DCP）內(nèi)容、影片媒資信息，獲取影片播放授權(quán)密鑰，獲取服務(wù)平臺頒發(fā)的播放終端數(shù)字證書等信息。其中最主要的是獲取影片內(nèi)容和媒資、獲取KDM 播放、上報數(shù)據(jù)等功能。

點播影院和點播院線運營平臺通信采用HTTPS雙向認證模式，通信雙方采用互信的數(shù)字證書，通信指令采用JSON 結(jié)構(gòu)，通信指令安裝協(xié)議規(guī)定內(nèi)容組織好以后采用POST 方式上報到指定地址從而完成通信。

3.1 獲取影片內(nèi)容、媒資

出于經(jīng)營需要，中央控制模塊需要對點播院線的影片庫進行查詢，獲取點播院線平臺上所有影片信息，通過支持FTP、HTTP 等協(xié)議的下載工具和方法獲取發(fā)行的影片內(nèi)容。

在中央控制模塊獲取影片播放消息以后，中央控制模塊會先對比本地片庫是否存在相應(yīng)的影片，如果沒有就更新片庫，如果有該影片就將影片基本信息、密鑰等信息組成播放數(shù)據(jù)發(fā)送給播放器（圖3）。

圖3 獲取影片內(nèi)容流程圖

3.2 獲取影片密鑰

根據(jù)《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》的要求，點播影院播放的影片是加密的。其中終端放映模塊的專業(yè)電影播放器需要具有獲取影片密鑰、對影片解密、解封裝的能力，能夠把加密影片解密、解封裝后進行播放，從而完成整個播放流程。

以《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》中安全規(guī)范3為例，加密影片采用DCP，密鑰傳送采用KDM。放映終端在播放加密影片時，需要首先獲取該加密影片的KDM 文件對該部影片進行解密。該KDM 文件在制作時，已經(jīng)綁定了該終端的序號，不同終端設(shè)備授權(quán)的KDM 不能通用，放映終端的終端序號需出現(xiàn)在KDM 中的可信設(shè)備列表（Trusted Device List，TDL）中。在對加密影片解密之前，放映終端需確認其設(shè)備終端序號在相應(yīng)的可信設(shè)備列表中。不僅如此，該KDM 文件中還包含了能夠播放該電影的起始和結(jié)束時間以及能夠播放的次數(shù)。因此，放映終端在播放影片時需要同點播院線運營平臺相連接，獲取影片播放授權(quán)密鑰。

放映終端在獲取KDM 文件時，使用HTTPS 雙向認證模式，請求的報文中，除了應(yīng)含有影片的通用唯一標識符(Universal Unique Identifier,UUID)、播放設(shè)備的公鑰證書、申請的有效檔期、檔期內(nèi)有效播放次數(shù)外，還需要包括KDM 訂單號、密鑰申請時間戳等信息，以便完成對賬等需求。

3.3 播放流程

專業(yè)電影播放器在播放影片時，首先要驗證DCP 中的文件，確定打包過程中沒有遺失資產(chǎn)映射列表（Asset Map）、合成播放列表（CPL）、打包列表（PKL）、素材交換格式（MXF）文件等重要文件，并計算這些重要文件HASH 值。每個DCP 內(nèi)至少應(yīng)有1個PKL 的資產(chǎn)文件（CPL 或軌跡文件），PKL 包含了所引用資產(chǎn)的UUID，通過UUID 將所屬資產(chǎn)組織成邏輯上的DCP，并未包含這些資產(chǎn)的物理地址。資產(chǎn)映射列表將這些資產(chǎn)的UUID 與資產(chǎn)所屬文件路徑一一映射。專業(yè)電影播放器對影片的解析，首先從CPL 的解析開始。CPL 指明了一個節(jié)目所需的邏輯資產(chǎn)（通過UUID 標識）及其相互之間的速率、入點、出點等同步關(guān)系。然后查找CPL 所在的PKL 及其相應(yīng)的資產(chǎn)映射列表，從資產(chǎn)映射列表中查找相應(yīng)UUID 資產(chǎn)所對應(yīng)的路徑，從而找到MXF 文件。

專業(yè)電影播放器在確定沒有問題后對這些文件進行解析，使用自身私鑰(Private Key)對KDM 密鑰文件中關(guān)鍵信息進行解密，解出的加密信息對MXF 文件進行解密和解封裝。解析出來的非加密數(shù)據(jù)被送至硬件層解碼單元進行解碼輸出。影片解密解包流程如圖4所示。

圖4 解密解包流程圖

非加密原影片在打包加密過程中，使用放映終端的公鑰證書進行打包加密，原片經(jīng)過非對稱加密后生成MXF 加密文件并最后生成DCP，生成的KDM保存在點播院線平臺服務(wù)器上。設(shè)備私鑰內(nèi)置在授權(quán)的播放終端設(shè)備的安全芯片中。

在獲取KDM 成功后，使用設(shè)備安全芯片（UKey）和私鑰證書解析KDM 后獲得影片解密的真正密鑰，專業(yè)電影播放器會找到存儲在中央控制模塊所在服務(wù)器上的對應(yīng)影片DCP 打包后的MXF 文件，使用獲得的密鑰解密出原視頻數(shù)據(jù)。專業(yè)電影播放器在檢測到設(shè)備安全芯片設(shè)備被拔出時中斷影片播放，并鎖定該放映設(shè)備。

按照《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》中安全規(guī)范3 要求，專業(yè)電影播放器在播放過程中還需要給視頻嵌入水印。解密、解包還原后的音視頻流在解碼后的渲染階段之前，專業(yè)電影播放器可調(diào)用視頻水印模塊功能，將水印嵌入圖像序列幀中，用以實現(xiàn)對影片內(nèi)容的盜版追蹤。

專業(yè)電影播放器可以選擇添加隱形水印或固定水印，隱形水印對肉眼不可見，該水印是基于用戶特征和時間戳在視頻播放的過程中實時生成。若發(fā)現(xiàn)盜版視頻，可以通過隱形水印檢測工具對水印進行提取，即可追溯到視頻泄露的用戶與時間。

3.4 上報數(shù)據(jù)

按照《點播影院暫行技術(shù)規(guī)范》要求，點播影院需要向所屬點播院線上報原始場次數(shù)據(jù)、經(jīng)營數(shù)據(jù)等信息。終端放映模塊在播放影片時會向中央控制模塊報告終端放映設(shè)備狀態(tài)，例如：發(fā)送心跳、播放狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)等。

發(fā)送心跳是指終端放映設(shè)備啟動后每20s 向中央控制服務(wù)器發(fā)送一個心跳包，中央控制服務(wù)器接收到心跳包則說明當前終端放映設(shè)備在線，如超時未收到心跳包則說明當前終端放映設(shè)備離線。

播放狀態(tài)是指終端放映設(shè)備在播放影片時向中央控制服務(wù)器發(fā)送專業(yè)電影播放器播放視頻狀態(tài)，中央控制服務(wù)器接收到時上報給云端服務(wù)器。

設(shè)備狀態(tài)是指終端放映設(shè)備啟動時上傳設(shè)備編號、前臺控制版本號、專業(yè)電影播放器版本號、后臺服務(wù)軟件版本號等信息到云端服務(wù)器，以便運維人員了解播放設(shè)備的最新設(shè)備狀態(tài)。

特別需要提到的是，在終端放映設(shè)備上應(yīng)有一個安全芯片，該芯片應(yīng)提供安全存儲區(qū)域，用于存儲服務(wù)程序的運行日志以及數(shù)字證書。此區(qū)域數(shù)據(jù)在系統(tǒng)升級后依舊存在，用戶和操作人員不可見，且無寫入權(quán)限。

4 結(jié)語

中國地緣遼闊，民族眾多，點播影院作為常規(guī)影院的有益補充，可以很好地滿足人民多樣的文化需求，應(yīng)用于電影放映、農(nóng)村流動放映、消防宣傳教育等相關(guān)領(lǐng)域。與此同時，點播影院使用了國密算法、國產(chǎn)數(shù)字水印等國內(nèi)成熟技術(shù)，在保護版權(quán)的同時，也減少了對國外技術(shù)的依賴。點播影院信息管理系統(tǒng)在技術(shù)上保證了將點播影院納入到與常規(guī)院線相同的播放體系中，并通過該系統(tǒng)將點播的經(jīng)營數(shù)據(jù)上報，納入電影票房統(tǒng)計。不僅如此，點播影院信息管理系統(tǒng)的運營模塊能夠滿足用戶通過手機點片、個性化定制服務(wù)等不同需求，實現(xiàn)電影產(chǎn)業(yè)多元化，彌補傳統(tǒng)電影產(chǎn)業(yè)的不足，在增加電影產(chǎn)業(yè)收入的同時，也滿足了不同群體的觀影需求。點播影院信息管理系統(tǒng)為點播院線行業(yè)走向版權(quán)正規(guī)化、經(jīng)營合法化，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。