疫情期間數(shù)字電影放映設(shè)備電池維護(hù)詳解

許 鵬

（杜比實(shí)驗(yàn)室國(guó)際技術(shù)服務(wù) （上海）有限公司，上海200030）

新冠肺炎疫情爆發(fā)以來(lái)，從上游的制片公司到下游的電影院，幾乎全部處于停擺狀態(tài)。影院端的數(shù)字電影放映設(shè)備更是長(zhǎng)期處于斷電狀態(tài)，如何定期維護(hù)好放映設(shè)備，確保影院復(fù)工后能正常投入使用是廣大放映員所直面的課題。本文主要討論數(shù)字電影放映設(shè)備中關(guān)鍵部件的電池工作機(jī)制和原理，全面梳理了市場(chǎng)上主流放映設(shè)備的電池維護(hù)事項(xiàng)，以供行業(yè)同仁們參考。

通常情況下，數(shù)字電影放映設(shè)備每天工作時(shí)長(zhǎng)為12～15小時(shí)，然而在長(zhǎng)期不開機(jī)的情況下，最大的隱患就是安全處理模塊SPB里的電池電量消耗殆盡，造成電影不能正常播放。其他電子電器設(shè)備，比如日常使用的手機(jī)，當(dāng)電池電量耗盡時(shí)，再次充電就能正常使用，數(shù)字電影放映設(shè)備卻不行，這是因?yàn)閿?shù)字電影有著嚴(yán)苛的安全性標(biāo)準(zhǔn)，目的是為了防止物理入侵放映設(shè)備并獲取明文內(nèi)容，從而造成電影節(jié)目盜版。根據(jù)DCI規(guī)范，每個(gè)安全處理模塊必須擁有唯一的身份信息，即數(shù)字證書。這些安全處理模塊包括了播放服務(wù)器的媒體模塊MB，集成媒體模塊IMB和放映機(jī)的鏈路解密器LD等。數(shù)字證書必須存放于完全密封的安全處理模塊里的芯片中，為了在放映設(shè)備斷電后仍然可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安全處理模塊的安全邊界及數(shù)字證書，必須使用電池對(duì)電路進(jìn)行不間斷供電，并且精確保持安全時(shí)間。

因此，當(dāng)數(shù)字放映設(shè)備開啟后，計(jì)時(shí)完全由媒體模塊來(lái)掌控，與主機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間無(wú)關(guān)，而且不允許用戶隨意調(diào)整安全時(shí)間。當(dāng)安全處理模塊中的電池電量耗盡時(shí)，根據(jù)FIPS 140-2的安全機(jī)制要求，安全處理模塊應(yīng)立即啟動(dòng)自毀程序，刪除安全硅芯片中的數(shù)字證書，同時(shí)安全時(shí)間也被重置，數(shù)字放映設(shè)備將不具備播放加密商業(yè)電影的資質(zhì)。根據(jù)DCI規(guī)范，任何故障安全處理模塊都不可以在現(xiàn)場(chǎng)維修，只能替換。

由此可見，當(dāng)放映設(shè)備長(zhǎng)期處于斷電的情況下，保障安全處理模塊電池的有效性尤為重要。因?yàn)榇藭r(shí)安全模塊中電池仍在悄無(wú)聲息地不間斷地工作，釋放電池電量來(lái)維持?jǐn)?shù)字證書，監(jiān)測(cè)安全邊界和保持安全時(shí)間。值得注意的是，不同品牌、不同型號(hào)的放映設(shè)備產(chǎn)品之間存在差異，有的電池可以反復(fù)充電使用，有的電池只能一次性使用，那么必須知道電池的類型、截止電壓和使用壽命才能正確做好設(shè)備維護(hù)。此外，安全處理模塊的電池不僅在播放服務(wù)器的媒體模塊中，還廣泛存在于放映機(jī)的板卡和部分音頻處理器的解碼板中。雖然目前行業(yè)只采取了密鑰信息與播放服務(wù)器數(shù)字證書的單一綁定方式，但是放映機(jī)和音頻處理器中的相關(guān)數(shù)字證書丟失，仍然會(huì)造成無(wú)法放映的局面。

下面筆者將依次介紹數(shù)字電影放映機(jī)，播放服務(wù)器和音頻處理器三大放映設(shè)備電池維護(hù)的注意事項(xiàng)。

1 數(shù)字電影放映機(jī)

實(shí)際上，無(wú)論是科視、巴可還是NEC這三家使用DLP技術(shù)的放映機(jī)生產(chǎn)商，他們的安全處理模塊都是由美國(guó)德州儀器公司提供的，包括TI Interface板、鏈路解密板和ICP板。第一代放映機(jī)的TI Interface板中文名為TI接口板，主要功能是鏈路解密和圖像處理。對(duì)于第二代放映機(jī)，鏈路解密板在巴可和NEC放映機(jī)上稱為Enigma板，在科視放映機(jī)上叫做LD板，實(shí)際為同一板卡，其主要功能是處理第二代放映機(jī)配合第一代播放服務(wù)器共同使用時(shí)的鏈路解密和安全邊界監(jiān)測(cè)。這兩個(gè)安全處理器將電路和電池一同密封起來(lái)，所使用的電池是可充電的，在放映機(jī)通電且無(wú)需開啟氙燈的情況下便可充電。對(duì)于Enigma或LD板，建議每個(gè)月充電12小時(shí)，對(duì)于TI Interface板，建議每個(gè)月充電24小時(shí)。此外，有些放映機(jī)廠商配備了專用的充電器，搭配不同的轉(zhuǎn)接頭，可以同時(shí)對(duì)5塊板卡進(jìn)行充電。這樣無(wú)需開啟多臺(tái)放映機(jī)進(jìn)行充電，而是可以把板卡從放映機(jī)里拆除，改為集中充電的方式，效率將顯著提高。圖1為巴可的5V、1.5A專用充電器。

圖1 Enigma和TI Interface板專用充電器

圖2 ICP板卡時(shí)鐘電池和證書電池

第二代DLP放映機(jī)另一個(gè)需要維護(hù)的關(guān)鍵部件是ICP板卡，中文名為集成影院處理板，它的主要功能是將解密解碼后的圖像和字幕處理后傳輸給光學(xué)引擎。這塊板卡上有兩塊不可充電的電池，左邊為時(shí)鐘電池，它的主要作用是保持有效精準(zhǔn)的安全時(shí)間。其電池型號(hào)為BR2330，使用壽命為5年。右邊為證書電池，它的主要作用是不間斷地對(duì)安全硅芯片供電。該電池設(shè)計(jì)使用壽命為10年，不能現(xiàn)場(chǎng)更換。一旦電池到達(dá)使用壽命后，ICP板卡里的數(shù)字證書將丟失，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修復(fù)，必須要更換一塊新的ICP板卡。由于這兩塊電池都是不可充電電池，所以無(wú)需特意開啟放映機(jī)對(duì)其充電。圖2為ICP電池示意圖。

2 播放服務(wù)器

播放服務(wù)器的安全管理模塊通常與音視頻解密解碼模塊在一起，由金屬蓋板密封起來(lái)，確保敏感數(shù)據(jù)的絕對(duì)安全。正如上文所說(shuō)，目前密鑰信息只與播放服務(wù)器的數(shù)字證書一對(duì)一綁定，一旦更換了媒體模塊，設(shè)備的序列號(hào)和數(shù)字證書都發(fā)生改變，因此密鑰也得重新申請(qǐng)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，播放服務(wù)器的安全處理模塊大致分為兩類，一類是MB，即獨(dú)立的媒體模塊，在第一代服務(wù)器上使用，比如GDC的DCI卡、Doremi的海豚板 （Dolphin）；第二類是IMB，通常稱為集成媒體模塊，安裝在第二代和第三代放映機(jī)上使用。這兩種媒體模塊上都有電池，其主要作用是維持安全時(shí)鐘和數(shù)字證書，并監(jiān)測(cè)安全邊界。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，隨著老牌放映機(jī)廠商的介入，主流播放服務(wù)器品牌主要有5種，多達(dá)十幾種型號(hào)，現(xiàn)整理歸納為表1并舉例說(shuō)明。

表1 媒體模塊的電池類型及更換周期

GDC SX-2000A/T/AR/TR （IMB）Tadiran TL-2450不可充電 無(wú)提醒建議每個(gè)月開機(jī)1小時(shí)非開機(jī)情況下1.5年更換一次，正常情況下3.5年更換一次GDC SX-3000/SX-4000 Tadiran TL-2451不可充電 無(wú)提醒建議每個(gè)月開機(jī)1小時(shí)非開機(jī)情況下1.5年更換一次，正常情況下3.5年更換一次GDC SR-1000 Tadiran TL-5934不可充電 無(wú)提醒建議每個(gè)月開機(jī)1小時(shí)每4.5年更換一次

（1）巴可的ICMP或ICMP-X播放服務(wù)器，所使用的電池型號(hào)為CR2477N，是不可充電電池，使用壽命為5年。這意味著理論上，無(wú)需開啟放映機(jī)對(duì)媒體模塊進(jìn)行充電，而是要確保在電池壽命結(jié)束前及時(shí)進(jìn)行更換。巴可軟件會(huì)監(jiān)測(cè)電池的使用時(shí)間，當(dāng)觸摸屏上顯示告警信息10514 WARNING“icmpbattery low warning”時(shí) ，應(yīng)盡快更換電池避免不必要的故障。ICMP有兩個(gè)電池插槽，更換時(shí)應(yīng)先把新的電池插入到空槽后，再拔出舊的電池，并在外殼的粘紙上記錄維護(hù)的日期。更換電池時(shí)，應(yīng)使用絕緣工具，防止發(fā)生短路故障。圖3為ICMP雙電池結(jié)構(gòu)。

圖3 ICMP雙電池結(jié)構(gòu)

（2）Doremi DP2000/DP2K4是第一代播放服務(wù)器，海豚卡屬于獨(dú)立媒體模塊MB，上面的電池型號(hào)為CR1220，不可充電，壽命為5年或50000個(gè)操作小時(shí)，該服務(wù)器無(wú)需開啟充電，而是要留意電池剩余的使用時(shí)間。圖4為海豚板電池。

圖4 海豚板電池

圖5 操作維護(hù)菜單

當(dāng)電池使用超過(guò)4年時(shí)，每次播放服務(wù)器開機(jī)時(shí)會(huì)彈出通知界面，不斷提示用戶需要更換電池。更換電池時(shí)應(yīng)注意：（a）不要把海豚板從播放服務(wù)器上拆下后更換電池；（b）如播放服務(wù)器處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，應(yīng)先開機(jī)等待半小時(shí)充電再換電池；（c）從拆下舊電池到換上新電池的整個(gè)過(guò)程不應(yīng)超過(guò)3分鐘，如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)字證書丟失；（d）更換電池后，應(yīng)在控制面板中的操作維護(hù)記錄菜單中選擇 “安全時(shí)鐘電池更換”事項(xiàng)并記錄維護(hù)的日期，這樣軟件才會(huì)將計(jì)數(shù)器清零，重新開始記錄新電池的使用時(shí)間。圖5為操作維護(hù)菜單。

（3）杜比IMS1000/IMS2000/IMS3000播放服務(wù)器的媒體模塊是IMB類型，該IMS系列所使用是可充電電池，設(shè)計(jì)使用壽命為10年，不能在現(xiàn)場(chǎng)更換。由于充電電池的耗電量較快，在關(guān)機(jī)的情況下最多維持9個(gè)月的供電，按廠家建議每?jī)蓚€(gè)月開啟放映機(jī)充電24小時(shí)最為穩(wěn)妥。此外，該充電電池的額定電壓為3.3V。當(dāng)電池電壓低于2.8V時(shí)，已經(jīng)進(jìn)入臨界狀態(tài)，需盡快充電60小時(shí)至滿格電量。用戶可進(jìn)入播放服務(wù)器的監(jiān)控界面來(lái)獲取當(dāng)前電池電壓的準(zhǔn)確信息 “MD RTC battery”，如圖6所示。

圖6 RTC電池電壓

此外，對(duì)于早期基于IT架構(gòu)的播放服務(wù)器，例如：杜比DSS200、GDC SA2100等，還需要定期更換主板電池。主板電池的主要作用是在服務(wù)器斷電的情況下仍可保存COMS芯片中BIOS的信息，并維持準(zhǔn)確的系統(tǒng)時(shí)間。它的有效壽命一般在4～6年之間，型號(hào)通常為CR2032不可充電的紐扣電池。當(dāng)電池壽命耗盡時(shí)，播放服務(wù)器將無(wú)法正常啟動(dòng)或進(jìn)入用戶界面。此時(shí)，需要更換新的電池，開機(jī)后進(jìn)入BIOS界面重新設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間和啟動(dòng)順序，確保播放服務(wù)器從正確的系統(tǒng)盤中引導(dǎo)并啟動(dòng)。

3 音頻處理器

在沒有引入 “沉浸式”音頻概念之前，數(shù)字電影音頻數(shù)據(jù)是沒有壓縮的PCM編碼信號(hào)，音頻處理器可做簡(jiǎn)單的數(shù)模轉(zhuǎn)換處理后，將音頻信號(hào)輸出給后級(jí)功放。隨著 “沉浸式”音頻格式的興起，特別是杜比全景聲格式引入音頻對(duì)象的概念后，數(shù)字電影節(jié)目中所包含的聲音信息和元數(shù)據(jù)大幅度增加，后期的聲音制作也變得較為復(fù)雜，需要專門的編碼器對(duì)基于對(duì)象的聲音元素進(jìn)行編碼，并對(duì)生成的全景聲音軌文件做加密處理。因此在影院回放端，音頻處理器必須擁有一塊OMB即外置媒體模塊，用于解碼全景聲或開放式標(biāo)準(zhǔn)的沉浸音碼流。根據(jù)新的DCI《數(shù)字影院系統(tǒng)規(guī)范》V1.3，OMB也被定義為安全處理模塊SPB，與IMB的職責(zé)大致相同，即維持安全證書、監(jiān)測(cè)安全處理模塊的安全邊界及提供穩(wěn)定的安全時(shí)鐘。

目前來(lái)看，市場(chǎng)上只有杜比的音頻處理器CP850擁有標(biāo)準(zhǔn)的安全處理模塊。該音頻處理器的OMB實(shí)為CAT1600板卡，它存儲(chǔ)了數(shù)字證書，有獨(dú)立的安全時(shí)鐘，能接收從播放服務(wù)器推送過(guò)來(lái)的密鑰信息，可解密解碼全景聲碼流。CAT1600板卡上的電池是不可充電的，型號(hào)為Tadiran TLH-5902，更換的周期為3.5年。圖7為CAT1600板卡及電池。

圖7 CAT1600板卡及電池

當(dāng)電池電量較低時(shí)，新版CP850軟件會(huì)提醒用戶及時(shí)更換電池。特別注意的是，更換電池必須在CP850通電的情況下進(jìn)行，否則會(huì)導(dǎo)致CAT1600板卡數(shù)字證書丟失。如果數(shù)字證書丟失，安全處理模塊進(jìn)入鎖定狀態(tài) （FIPS LOCK），此時(shí)如播放全景聲影片，OMB不能解密杜比全景聲碼流，CP850只會(huì)處理5.1或7.1聲道的音頻信息，從而降級(jí)播放基礎(chǔ)的PCM信號(hào)。

綜上所述，在數(shù)字電影設(shè)備長(zhǎng)期不開機(jī)的情況下，影院放映人員除了做好基本的防潮防濕工作，電池的維護(hù)及更換才是重中之重。因?yàn)橐坏┌踩幚砟K的電池電量耗盡，將是較為嚴(yán)重的故障，必須加以重視，為即將到來(lái)的影院復(fù)工做好充分的技術(shù)保障。我們堅(jiān)信疫情終將過(guò)去，大家都在堅(jiān)守中蓄力，整個(gè)電影行業(yè)必將涅磐重生，迎來(lái)美好的明天。

注釋

①安全處理模塊被定義成具有規(guī)定的物理邊界的容器，在這個(gè)容器里有一個(gè)或者多個(gè)安全實(shí)體和其它的明文處理功能 （例如：解密器、解碼器、取證標(biāo)記器）。

②鏈接解密器 （LD）用于在安全鏈路中解密鏈接加密器里加密的內(nèi)容。

③FIPS140-2是NIST所發(fā)布的針對(duì)密碼模塊的安全需求（Security requirements for cryptographic modules）標(biāo)準(zhǔn)。

④OMB（Outboard Media Block），外置媒體模塊，相對(duì)于IMB集成媒體模塊，OMB處于數(shù)字放映機(jī)和播放服務(wù)器的外部，目前多用于解密解碼沉浸音的音頻數(shù)據(jù)。