CN1810024A

CN1810024A - 在电影胶片上记录数据的装置

Info

Publication number: CN1810024A
Application number: CNA2004800171688A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·A·范彻; 杰夫·J·罗西卡
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2024-06-16
Also published as: US7894719B2; US20090190455A1; CN100474907C; WO2004114655A1; JP2007526588A; EP1645121A1; US7508484B2; US20060158613A1; WO2004114655B1; CA2529084C; JP2009151929A; CA2529084A1

Abstract

一种胶片记录，包括表示多个帧的片带。至少一个帧包括至少一个区域，其中该区域的光学密度表示来自符号星座的符号。

Description

在电影胶片上记录数据的装置

技术领域

本发明一般涉及用于在胶片上记录数据的装置和方法。

背景技术

许多应用要求在长时间段内存储非常大量的数据。一个例子是在电影的摄制中。传统地，通过拍摄原摄影负片(OCN)制作电影，所述原摄影底片随后通过剪辑和接片操作来进行编辑。最近，数字特技效果的使用引入了下述需求：即需要“扫描”OCN的一些部分以将胶片中的每一帧转换成一组代表帧胶片图像信息的数字数据。类似地，在将要使用数字技术来恢复老电影时，需要扫描所有的胶片以便获得整部电影的数字化的版本(数字胶片记录)。

扫描胶片以创建数字胶片记录的处理昂贵且耗时，并且OCN的每次使用增加了损害的可能性。因此，与创建三个单色分色片并对它们进行归档的传统方法相比，将数字胶片记录本身作为内容的存档较为有利。

在这一点上，扫描处理生成非常大量的数据。现今，大多数胶片扫描是以“2K”的分辨率(意指水平2048个像素垂直1536个像素)来执行的(或生成类似的数据量的类似的分辨率)。通常每个像素由用于每个红、绿和蓝表示信号的数字值来表示，其中每个数字值具有至少十位的精度。这意味着对于胶片的每一帧生成了超过11MB(兆字节)的数据。通常1秒的胶片中有24帧，产生大约300MBps(每秒兆字节)的有效数据率。因此，2小时的电影将由超过2TB(太字节)的数据来表示，为了这一描述的目的，此处将每一个太字节定义为等于1,000,000MB。

但是，数据存储需求将继续增加。例如，以“4k”分辨率和14位精度扫描胶片，对于胶片的每帧生成大约66MB。另外，如果对于所有的摄制使用数字技术，则可能需要扫描超过最终电影的持续时间许多倍的OCN。这些附加的因素意味着单部电影的数据存储需求可能达到数十太字节。

这样的数据量很难处理和存储。当前数据带机构可以以大约50MBps的速率将数据传送至数据带，并在单个带上提供大约半个太字节的存储。使用这样的设备，以2K分辨率将2小时的电影传送到所述带需要四个带并且花费接近12个小时来完成。

数据存储的另一个问题是耐久性。大多数诸如磁带的磁介质以及诸如CD和DVD的光学存储介质具有期望的几十年的使用期限。这些使用期限对于归档的目的是极为不可接收的。作为比较，归档胶片的技巧得到了较好的发展，彩色胶片在好的条件下可以保持数十年，而现代原料的单色分色片预期具有几百年的使用寿命。

事实上，胶片记录与大多数记录形式非常不同。例如，在磁记录或光学记录中可能重写或损毁记录。具体地，在磁记录中，元素在记录处理期间以某一方向被磁化。显然，通过再次应用记录处理，相同的元素可以被解磁化或再次磁化。类似地，虽然光学记录常常出现表面的物理刻痕，或染色层改变的形式，所述染色层改变导致该层的不容易改变的光学特性的局部变化，仍有可能通过再次应用记录处理而重写或至少是损毁光学记录。

相反，在胶片记录中，对照相胶片应用光(曝光)导致潜像，该潜像随后经历化学“显影”处理，从而实际地加强了图像。然后通过称为“定影”的处理移除未曝光的感光乳剂。这些处理的结合产生了非常稳健的记录，其不再会通过重新曝光而被重写，或被除了极端的物理处理之外的任何处理而损坏。

尽管已使用了电影工业作为示例，但是许多其它业务创建大量的数据并具有对于这些数据的归档存储的需求。令人关注的是，与其它可得到的存储机制相比，数据工业中已经认识到胶片记录的耐久性。例如Anacomp，Inc的一些公司向要求计算机数据记录的长期存储的企业提供服务。在一种机制中，数据记录被映像为(例如)阴极射线管上的字符显示并被记录在胶片上，通常是16mm(毫米)或105mm的缩微胶片。在1985年11月19日授权的美国专利No.4553833中描述了这一技术的一个示例。在这一专利中，从相对较大尺寸的阵列(诸如发光二极管阵列)发出的光通过会聚透镜聚焦，以使得相对较小尺寸的点图形被投影到胶片上。尽管这一方法产生能够提供希望的持久度的记录，但数据密度较低(可能100到1000字节/mm²)，并且因此该技术不适于存储非常大量的数据记录。

应当注意，二进制数据也可以直接记录在胶片上，作为表示值1和0的黑点和白点的图形。通常，一些复杂的编码方案被用来提高有效数据密度并用来提供纠错能力以确保稳健性。这些技术已经被广泛地用于将音频数据记录在电影胶片的边缘。例如，1986年7月15日授权的美国专利No.4600280描述了通过使胶片在来自光源的已调制光中曝光而在片带(film strip)上记录数字电影配乐的技术。在那里所公开的一种方法中，间歇的光束(用数字音频信息编码)水平扫描经过胶片，所述胶片随后垂直前进，并且重复所述扫描处理。这一专利还描述了光线可以经由Bragg单元调制器或固态快门的线性阵列被投影在胶片上。

在下列美国专利中描述了在胶片上存储数据的其它示例。1984年7月24授权的美国专利No.4461552描述了用于在电影胶片上摄影地记录数字音频的方法。1981年12月22日授权的美国专利No.4,306,781描述了在电影胶片上记录命令数据音轨以及未调制的定位符和若干模拟电影配乐。类似地，1987年4月21日授权的美国专利No.4659198和1990年1月16日授权的美国专利No.4,893,921都描述了沿着电影胶片条的边缘部分记录数字数据的处理。并且，1995年9月26日授权的美国专利No.5,453,802公开了用于摄影地记录数字音频信号的方法和装置，以及在其上摄影地记录有数字音频信号的介质。

总的来说，上述专利代表的技术提供了非常稳健的信号，其可以经受生成电影发行拷贝通常所需要的两个晒印处理，并且所述信号可以适度地容忍使用时发生的较小的损坏，特别是对发行拷贝的边缘的损害。遗憾的是，记录密度低于1千字节/mm²，这对于用来提供诸如由例如数字电影记录表示的大量数据的长期归档存储来说太低了。

发明内容

根据本发明的原理，在其上存储有数据的介质包括胶片，其中胶片的多个部分表示不同的光学密度值；并且其中每一级别的光学密度与来自符号(或称码元)星座的一个符号相关联。结果，本发明构思提供了一种用于记录数据的方法和装置，该方法和装置不仅利用了胶片记录优越的耐久性，还提供了比1千字节/mm²要高得多的记录密度值。

在根据本发明的原理的一个实施例中，胶片记录包括表示多个帧的片带。至少一个帧包括至少一个区域，其中该区域中的光学密度表示来自符号星座的符号。

在根据本发明的原理的另一个实施例中，记录系统包括编码器和映射器。编码器接收将被记录的数据并将编码的数据提供至映射器。映射器从光学符号的星座中选择光学符号，作为编码数据的函数。胶片随后被曝光以在其上表示所选择的光学符号，以提供“稠密胶片记录”。

在根据本发明的原理的另一个实施例中，系统包括读取器，其包括解码器。读取器处理稠密胶片记录以从中恢复编码的数据，所述编码的数据被提供至解码器以恢复数据。

在根据本发明的原理的另一个实施例中，数据片盒(canridge)传递片带，其中片带的多个部分表示不同的密度值；并且其中每一级别的密度与从符号星座选择的一个符号相关联。数据片盒还包括标识符，其表示附属于在片带上存储的数据的、与内容相关的信息(元数据)。尽管不限于下述示例，但这些元数据可以包括下列一项或多项：标题、日期、源历史、记录之前的处理历史等。根据本发明的特征，标识符表示下列中的一个或多个：可读文本标签、条形码、磁条、射频标识(RFID)标记和/或固态存储芯片(例如，能够用标识信息来编码)。

在上述实施例的一个示例性变化中，存储在胶片记录上的数据表示数字胶片记录。

附图说明

图1示出了现有技术的16QAM符号星座；

图2图解说明了本发明构思；

图3示出了根据本发明原理的示例实施例；

图4示出了根据本发明原理的另一个示例实施例；

图5-11图解说明了根据本发明的原理在胶片上记录数据；

图12示出了根据本发明原理的另一个示例实施例；

图13示出了根据本发明原理的示例流程图；

图14示出了根据本发明原理的另一个示例实施例；

图15示出了根据本发明原理在胶片上记录数据的另一示例；

图16-19示出了根据本发明原理的其它示例实施例；

图20示出了根据本发明原理的另一示例流程图；和

图21-23示出了根据本发明原理的其它示例实施例。

具体实施方式

如下面进一步说明的，本发明构思提供使用经过验证的归档介质——胶片来长期存储大量数据的能力。本发明构思的一个应用是在娱乐业中。特别地，本发明构思提供了一种用来存储诸如数字胶片记录的数字多媒体(richmedia)内容的、安全可靠和成本合算的归档方案。

除了本发明构思之外，附图中示出的部件是公知的并且不进行详细的描述。例如，除了本发明构思之外，胶片处理、调制传递函数、误差检测和校正、编码和解码、调制和解调、符号映射等都是公知的并且此处不进行详细描述。另外，本发明构思可以使用传统的编程技术来实现，所述传统编程技术在此同样不进行描述。而且，如此处所使用的，术语“单色胶片”是指仅具有单个乳剂层并且不能记录在颜色之间进行辨别的信息的胶片，即单色胶片是“黑和白”胶片。这样的胶片包括称为正色胶片和全色胶片的类型。术语“单色”不暗含任何特别的光谱灵敏度。另外，如在此所使用的，术语“光学密度”(OD)定义为本领域公知的。例如，对于给定的波长，光学密度是光学元件的透射比表示。光学密度可以数学地表示为log₁₀(1/T)，其中T是透射比，即光学密度越高，透射比越低。最后，附图中相同的数字表示相似的元件。

如前面所述，用于在胶片上记录数据的先前技术以二进制方式工作——胶片的任何特定区域或者被曝光(负片图像中的黑色和不透明)或者不被曝光(负片图像中的空白和透明)。虽然在这些先前技术中可能存在在曝光和非曝光区域之间的过渡区(部分透明度的区域)，但这些过渡区不用来存储数据。

相反，本发明构思利用了胶片能够以良好的精确度再现较宽范围的灰度级(不同程度的透明度)以便增加在给定的胶片区域上能够存储的数据量的事实。特别的，本发明构思将“符号”的思想从数字传输系统应用到在胶片上存储数据。

在调制解调器和其它通信系统中使用的数据传输系统通过使用不同级别的载波或多载波来编码多个位。各个级别或级别的组合形成允许值或符号的“星座”。最频繁的，使用符号星座，其具有2的乘方个符号，每个符号表示与2的具体乘方对应的多个位。例如，如果在星座中只具有两个符号，即(2¹)个符号，则只表示—位信息(一个符号表示值“0”，另一个符号表示值“1”)。同样，如在公知的传输编码系统4VSB(4级残留边带)、QPSK(正交相移键控)和4QAM(4级正交振幅调制)中所使用的，对于包含四个符号(即(2²)个符号)的星座每个符号表示两位信息，其中两个位具有可能值：00，01，10和11。类似地，其它公知的编码方案允许编码更多的位，例如8VSB(每个符号表示3位)、32QAM(每个符号表示5位)、和256QAM(每个符号表示8位)等。如进一步图解说明的，图1中示出了现有技术的16QAM符号星座25。符号星座25包含16个符号(2⁴)，每个符号表示一个具体的4位值。例如，符号26表示4位值“0101”。

因此，根据本发明的原理，在胶片中可以再现的光学密度等级(不同程度的透明度)的范围表示星座的各个符号，其中每个符号表示多个位。图2中对此进行了图解说明。后者示出了在将4位的数据映射到16个光学密度等级或光学符号之一的情形中，本发明构思的简单应用。如图2所示，每个4位数据值被映射到一个特定的光学密度等级。例如，4位值“0101”映射到由虚线箭头41图示的OD级别6。示例性地，每个OD级别与16个灰度级之一相关联。例如，OD级别6与由虚线箭头51图示的灰度级57相关联，OD级别2与由虚线箭头52图示的灰度级58相关联。如在此处所使用的，术语“光学符号”是指特定的光学密度等级，例如图2中所示的特定灰度级。

现在转到图3，示出了用于在胶片上存储数据的本发明构思的又一个示例。用于传递数据的输入数据信号104被施加到记录系统(记录器)100，以在胶片150上存储数据。胶片150示例为单色胶片。尽管对于本发明构思并不需要，关于归档应用，单色胶片具有最大的稳定性和耐久性。记录器100包括映射器115和光源120。输入数据信号104被施加到映射器115。输入数据信号104表示一个或多个输入数据信号(例如，以串行或并行形式呈现的数据)。例如，在图2的情形中，输入数据信号104每个符号间隔T传递4位数据。或者，输入数据信号104可以表示一位或多位数据，所述数据由映射器115随着时间的过去而累积，以便每个符号间隔T形成四个数据位。映射器115在每个符号间隔T将输入数据信号映射到多个光学符号之一。经由信号116将每个合成的符号提供至光源120。再次，在图2的情形中，存在16个光学符号，每个光学符号与一个相应的灰度级相关联。示例地，光源120经由曝光信号121将胶片150的区域(如此处所使用的，胶片的区域也称为像元或像素)曝光至不同的程度，以便将多个光学符号之一(部分透明的程度)记录在每个像素位置，从而可以通过光学符号或每个像素的透明度来表示多位信息。胶片150每次在虚线箭头2图示的方向上前进一帧。由胶片150的帧150-1图示一个空白帧，由胶片150的帧150-2图示一个记录的帧。光源120表示能够将图像记录到胶片上的任何已知的机制。例如，光源120是激光记录器，其被设计用来向胶片写入高质量的传统模拟图像。具有三个激光、意欲使彩色胶片的三个层曝光的彩色设备是已知的，但是在图3的情形中，只需要与单色胶片150一起使用单个激光。可以使用包括(但不限于)LCD(液晶显示器)和阴极射线显示器的其它设备来记录胶片图像。每个设备具有不同的特性，其影响可实现密度，即可以沿着胶片的长度和宽度记录的符号数目。这些设备中不同的重要参数是可寻址能力、速度、分辨率、光学浮散(blooming)等。在记录操作之后，处理(显影和定影)曝光的胶片，以便展现潜像，并使得记录持久。这在图4中进行了图示，其中通过元件170进一步处理胶片150，其包括现有技术中已知的用于使记录持久的化学处理和干燥。图4中所示的元件8表示多个主动轮驱动器之一，其利用机械化的轴来移动胶片150通过装置。应当注意，处理的细节也可以变化，并且可能导致不同的对比度定律(law)和成像系统的其它特性。

尽管在16个光学符号的情形中进行了图解说明，但是应当注意，胶片的相对较大区域可以精确地传递大量光学符号。例如，可以使用1024个不同的灰度级程度，即2¹⁰个光学符号的符号星座，每个光学符号表示10位的数据。另一方面，胶片的非常小的区域可以精确地区分较少数量的级。在某种程度上，这是由于在记录和读取处理的位置精确度中必然存在的限制。而且，由于胶片颗粒的随机性质以及胶片颗粒“丛生(clumped)”的方式，非常小的区域将受不确定程度的支配。这些影响等价于恢复信号上的噪声，并且这些影响减小了在记录的灰度级之间进行区分的能力。

根据本发明的原理，在图5中示出了曝光之后的胶片的示例部分151。如从图5可以观察到的，部分151包括多个沿着胶片的X(长度)和Y(宽度)维度记录的光学符号。示例地，光学符号由各个灰度级表示，每个光学符号表示多个数据位。图5中标识了另一个胶片部分152，并且图6更详细地示出了该部分152。如从图6可以观察到的，胶片部分152使用2⁸个光学符号的符号星座表示记录数据，所述2⁸个光学符号例如从灰度级#1变化到灰度级#256的256个灰度级。特别地，箭头67图示了灰度级#38的使用，其被预定义为表示8位值“00100110”。图6中标识了另一个胶片部分153，并且图7更详细地示出了该部分153以进一步图解说明本发明构思。

现在转到图8，再次再现胶片部分153以补充说明本发明构思。示例地，胶片的每个帧被划分为多个像素区域，在每个像素区域中传送一个光学符号。这些像素区域可以以任意形式来布置。如此处所使用的，用来传递符号的术语“像素区域”也被称为“写入点”或“数据点”。图8中示出了一种布置，其是具有如箭头88所示的行和如箭头89所示的列的像素区域的简单的矩形阵列。在图9中进一步示出了像素区域的列95。每个列在胶片边界93和94之间伸展。所述胶片边界93和94表示胶片的可用部分的边界，即胶片的可用宽度(35mm晒印的可用宽度是23mm)。尽管对于本发明构思并不是必需的，但还可以在像素区域之间、在行之间和/或在列之间、或以它们的任意组合存在保护区域。保护区域可用于同步的目的和/或空间调整，以便在胶片上精确地定位区域。例如，保护区域可以布置在每个像素区域周围，结果形成使用和未使用像素的类似棋盘的图案。保护区域还可以包括可识别同步(sync)图案，以允许记录机制和读取机制(如下所述)的电子或机械调整。应当注意，保护区域减少了用于存储数据的胶片的量，因此影响可用存储空间的量。示例地，图9示出了在各个胶片边界和数据点的列之间使用保护区域91和92(也称为间隙91和92)。每一列包括多个数据点或像素区域。图9中所示的列图解说明了12个像素区域，每个区域传递如图6和7中所示的8位符号。尽管对于本发明构思并不是必需的，每个像素区域被图解说明为长方形的，并且如图9所示对于像素区域96具有长度H和宽度W。图10中示出了这个帧的一个示例性布置。帧160包括由符号161和162表示的光学符号的长方形阵列，该阵列包含J列和I行，其中每个光学符号表示多个位。应当注意，符号161和162中所示的灰度级仅用于示例，以便对比阵列中的元素。如上所述，其它布置也是可能的，例如图11的帧165图解说明了其中保护区域放置在每个符号的周围的棋盘图案。应当注意，图10和11所示的帧160和165表示帧的可用区域。

在记录方面，应当注意以下问题。通常，最大可实现分辨力低于一帧4000个可分辨元素。2K的数字化图像分辨率是理论上的最大值，因为其需要在一帧中超过4000个可分辨元素(尼奎斯特定理)，或2000个线对。因此，对于记录器的MTF(调制传递函数)分辨力要求是2000/23或87线对/mm。还应当注意，当前对于彩色胶片晒印处理每毫米60对是最佳的。另外，胶片颗粒也表示对于记录密度或每毫米的线对的限制。可以通过在记录之前对信号整形(例如，预矫正)，并对恢复的信号执行补充处理来减轻影响。颗粒噪声是部分可预测的并且能够通过适当的算法取消。就上述内容，黑色和白色细颗粒晒印原料(print stock)可以提供超过彩色胶片晒印处理的分辨率(例如，每毫米超过100线对)。

如上所述，像素区域(白点)可以是任意形状，并且可以进一步优化写入点的形状以改善记录密度和介质利用。此外，传统胶片帧之间的区域可以被利用以增加胶片的总容量。如果需要，可以将同步(sync)字插入到数据中以有利于其随后的重显。因此，不需要重复地开闭(shutter)胶片曝光，以限制在投影胶片图像的边界内的白点放置。

而且，与其中全部35mm图像区域包含信息的胶片的电视电影扫描不同，随后的数据恢复要求扫描或采样数据点而不是数据点之间的任何间隙。为此，最好将数据格式化为使得连续时钟信号能够与数据值无关地被恢复。例如，以连续方式写入数据点经过胶片帧区域，在以平缓的连续方式传送介质时不使用摄影机片门或快门。每个水平写入扫描将包括首标数据，以提供影像带的空间识别和启动时钟恢复从而使能的阅读器轨道跟踪。

应当注意，需要调整记录优化参数以补偿记录器中的光斑。记录器光斑可以由于相邻点的开/关周期时间而产生(除了光束扩展之外，从白色到较暗的相邻点的高对比度导致图像浮散)。这样的损害通常直接涉及照明点的强度，因此如果需要，可以采用一种算法以根据点强度(数据值)和空间相邻点的值来组织数据点的布置。例如，与强度显著不同的相邻点相比，相邻亮点可以被更精确地区分。这样，点间距将是点亮度调制的或响应于数据值。或者，多个点可以根据它们的数据值记录在不同的胶片层上，即物理地分离暗的介质和亮的数据点值，以减少或消除符号间干扰。同样，在胶片中可能存在固有的原料裂缝，例如“涂层漏涂”是造成点无规则的密度变化缺陷，其可能需要使用例如前向纠错(FEC)来校正恢复误差。

现在将参考图12，其图解说明了根据本发明原理的记录器的另一个实施例。图12的记录器200与图3的记录器100类似，除了记录器200现在包括如由FEC编码器105表示的前向纠错(FEC)。可以使用任何形式的FEC编码，例如里德索罗蒙编码、格子编码等。FEC编码的目的是补偿可能的传输信道损害(此处传输信道由胶片150表示)。如从图12可以观察到的，FEC编码器105对输入数据信号104进行操作以将编码的数据信号106提供至映射器115，该映射器115将编码的数据信号映射至从光学符号星座中选择的光学符号，如上所述。由此，可以通过适当选择编码方案实现高数据率和低误差率。

就上述内容，图13示出了根据本发明的原理用于在胶片上记录数据的示例的流程图。还应当参考图14。在步骤305，记录器(例如图3的记录器100或图12的记录器200)接收数据以存储在胶片上(图14的空白帧150-1)。在步骤310，记录器将接收的数据映射到从光学符号星座选择的多个光学符号之一。应当注意，在图12的情形中，步骤310包括根据FEC码编码接收的数据的步骤。在步骤315，记录器在胶片上记录所选择的光学符号(图14中示例地记录的帧150-2)以创建稠密胶片记录。

由于本发明构思提供在胶片上存储大量数据的能力，因此由数据表示的信息可以包括一个或多个不同类型。例如，附属于在其中存储的数字化电影的内容信息(元数据)可以记录在胶片上。尽管不限于下面的示例，这一元数据可以包括诸如标题、日期、源历史、记录之前的处理历史等项。这一元数据可以存储在胶片中的任何地方。图15中示出了胶片格式的一个示例，其中元数据作为首标154存储在记录的胶片150上。首标包括在胶片150的开始处或非常接近开始处出现的胶片150的一个或多个帧。示例地，首标或引导部分以例如英语描述编码方法。换句话说，首标信息作为图像来记录，以使得可以由个人来读取。这个首标信息可以包括用来提取数据的实际的源代码(例如，以“C”编程语言)。或者，胶片150的每个帧可以具有预定的区域，其例如包括与内容有关的信息(诸如元数据)、数据(例如视频)等。在这一点上，现在将注意力放在图16上，图16图解说明了各种不同类型的信息可以被存储在胶片150上。例如，表示不同类型的信息的多个(N个)信号被施加到组合器195。组合器195例如时分多路复用所施加的信号，以形成上述的输入数据信号104，该信号被施加到记录器200以便在胶片上存储各种类型的信息。例如，在N＝3的情形中，信号103-1表示上面提到的元数据，信号130-2表示视频信号，信号103-3表示音频信息。也可以记录在胶片上的信息类型的其它示例是有关编码方案的信息，有关恢复技术的指令等。应当注意，组合器195仅仅示例说明了在胶片上存储不同类型的信息的能力。同样的，这一功能也可以在记录器中执行，并且不需要实际的组合器元件。

如上所述，本发明构思提供使用经过验证的归档介质——胶片来存储大量数据的能力。同样，对于那些涉及长期存储的应用，最好在能够经受长期存储的结果的密封“数据片盒”中传递胶片，例如上述的胶片150。图17中示出了这样的数据片盒190。数据片盒190的外壳192包括胶片150，例如单色的基于聚酯的生胶片。除了本发明构思之外，如本领域中所知的那样构造数据片盒190，例如加固并密封数据片盒190以保存胶片150、减少人类处理和帮助最小化随时间的衰变。数据片盒190可以用来传送空白胶片以使得数据片盒自身被插入到记录器(例如记录器100或记录器200，如上所述)以便记录数据，或数据片盒190可以用来随后在其中存储记录的胶片。数据片盒190可以额外地包含如由标识符191表示的、附属于存储在其中的数据的内容信息(元数据)。尽管不限于下面的示例，这一元数据可以包括例如标题、日期、源历史、记录之前的处理历史等项。标识符191表示下列的一个或多个：可读文本的标签、条形码、磁条、射频标识(RFID)标记和/或固态存储器芯片(例如能够用标识信息编程的存储器芯片)。应当注意，上述记录处理可以被进一步修改为自动向标识符191提供信息。例如，在可读文本的情形中，标识符191可以通过记录设备来打印。在条形码的情形中也一样。或者，在磁条或固态存储器的情形中，标识符191可以用元数据自动编程。使用机器可读元数据将有利地提供利用自动化和机械处理的能力，例如数据片盒的机器人置架(robotic shelving)。

对于上述数据片盒190的另外的变型或变型的组合是可能的。例如，在一种变型中，在存储在其中的胶片可替换的情形中，可以再次使用数据片盒190。类似地，在另一种变化中，数据片盒190包含处理胶片所需要的全部化学制品(例如，参见图4的170)。换句话说，胶片和化学制品是一个组件的一部分——因此，减少操作系统所需要的部件数目。在这一情形中，当处理完成时所使用的化学制品最好返回到容器(未示出)以便再循环利用。

现在参见图18，根据本发明原理示出了用于读取胶片的示例性装置400。除了本发明构思，读取器400可以是传统的胶片扫描器。读取器400包含光源425、检测器420和去映射器415。这一装置执行由图3的记录器100执行的馈赠(complimentary)功能。记录的胶片150(如由帧150-2表示)一次移动经过读取器400一帧。每一帧经由照明信号426由光源425来照亮。作为结果的投影图像427被施加到检测器420，其测量或评价帧150-2的至少一个像素区域上的相应的OD级别，并经由信号421将相应的值提供至去映射器415。去映射器415经由信号406提供相关的位值。例如，在图2所示的位-符号映射的情形中，检测到的灰度级57被去映射器415转换成4位值“0101”。如上所述，元数据信息可以记录在胶片150上。尽管不要求，但元数据最好存储在胶片150的首标中，如图15所示，以使得元数据可以在读取胶片时被最初地存取。

应当注意，影响读取器效率的因素是读取灰度级的精确度。假设在曝光和处理机制上存在变化，则读取方法最好采用读取表示最大和最小记录密度的区域以便校准中间灰度级的读取和确定。这一处理的扩展可以包括测量已知的中间值以便读取设备能够计算系统的传送特性和在传送特性的所有部分更精确地区分相邻灰度级。

现在转到图19，根据本发明原理示出了用于读取胶片的另一示例性装置500。除了增加了FEC解码器405之外，读取器500与读取器400类似。同样，读取器500执行由图12的记录器200执行的馈赠(complimentary)功能。记录的胶片150(如由帧150-2表示)一次移动经过读取器500一帧。每一帧经由照明信号426由光源425来照亮。作为结果的投影图像427被施加到检测器420，其测量或评价帧150-2的至少一个像素区域上的相应的OD级别，并经由信号421将相应的值提供至去映射器415。去映射器415经由信号416提供相关的位值。例如，在图2所示的位-符号映射的情形中，检测到的灰度级57被去映射器415转换成4位值“0101”。这一位值表示编码的数据并且被施加到解码器405，解码器405在其中恢复编码的数据并经由信号406提供恢复的数据。

就上述内容，图20中示出了根据本发明原理用于在胶片上读取数据的示例性流程图。在步骤350，读取器(例如图18的读取器400或图19的读取器500)接收胶片并扫描胶片的每个帧。在步骤355，读取器从每个帧的扫描的图像检测在胶片的每个帧上记录的光学符号。在步骤360，读取器恢复与每个检测的光学符号相关的数据。应当注意，在图19的情形中，步骤360包括根据FEC码解码接收的数据的步骤。

如上所述，在胶片上可以存储各种不同类型的信息。在这一点上现在将注意力放在图21上，图21图解说明了可以从胶片恢复各种不同类型的信息。例如，胶片150被施加到读取器500，该读取器经由信号406提供恢复的数据，如上所述。信号406被施加到多路分解器，其提供例如由信号501-1，501-2到501-N表示的多个不同类型的信息。例如，在N＝3的情形中，信号501-1表示上面提到的元数据，信号501-2表示视频信包，信号501-3表示音频信息。应当注意，多路分解器595仅仅图解说明了将恢复的数据分离为不同类型的信息。这一功能也可以在读取器中执行，并且不需要实际的多路分解器元件。

现在将参考图22，图22图解说明了根据本发明原理的另一个实施例。图22所示的装置图解说明了包括数据验证的记录处理。图22的装置包括记录器600，元件170和读取器500。胶片150被施加至记录器600以在其上记录数据。为了这一示例的目的，记录器600与图12的记录器200类似，并且在胶片150上存储编码的数据。所述编码的数据由元件170进一步处理，其包括现有技术中已知的用于使记录持久的化学处理和干燥。记录的胶片随后被施加到读取器500，其提供表示从胶片150恢复的数据的信号406。如上所述，记录处理包括数据验证。经由将信号406反馈至记录器600的元件140来完成所述数据验证。图23示出了元件140的示例性实施例，其包括FEC编码605、映射器115以及缓存器和比较元件610。输入数据信号104被施加到FEC编码器605以进行编码，还被施加到缓存器和比较元件610。缓存器和比较元件610暂时存储记录在胶片150上的例如对于特定帧的原始数据的副本。映射器115如上所述执行任务，并从符号星座中选择多个光学符号中的一个，作为经由信号106施加至此的多个数据位的函数。所选择的光学符号经由信号116来提供。现在转到验证处理，信号406表示例如对于特定帧的恢复数据，并也被施加到缓存器和比较元件610。这样，缓存器和比较元件610包括足够的存储空间，以在记录特定帧、(经由元件170)处理该特定帧、和(经由读取器500)从该特定帧恢复数据所需要的时间段上缓存原始数据。缓存器和比较元件610将用于特定帧的原始数据与用于该特定帧的恢复数据进行比较。如果检测到误差，即原始数据已经被检测为被“丢失”，则经由信号611将丢失的数据施加到FEC编码器605，以便在胶片的随后的点重新记录。这导致记录的数据在胶片上被分割。为了使得读取器随后以正确的顺序从记录的胶片恢复数据，在胶片的预定义部分上写入查找表(未示出)。这一查找表将原始数据的各个部分映射到例如胶片150的帧，以跟踪任何分割，从而读取器可以在恢复查找表时正确地重新组合数据。

尽管在单色胶片的情形中描述了本发明构思，但是本发明构思不限于此。例如，所描述的系统可以被扩展为在诸如可视/红外线胶片的多层胶片上，或传统的三层彩色胶片上记录多个记录。附加数据记录可以用来支持具有N维星座的多轴编码方案，其中“N”是分离记录的数目。在这一情形中，每层使用2^M个灰度级的N层将提供(M)(N)位。应当注意，在稠密像素之后对直接读取像素可能存在限制，但是交错记录或布置编码规则可以改善每层上的编码规则，同时仍然提供整体存储密度的有用的倍增。实际上，多频范围或红外(IR)层可以显著地改善有效性或压缩密度。

因此，根据本发明的原理，各种像素尺寸和密度等级的数目的组合都是可能的。不同的生胶片、处理技术、记录和读取装置都可以影响像素尺寸和密度等级数目的最佳选择。

如上所述，本发明构思可以应用于任何领域，例如(但不限于)娱乐(媒体内容，例如电影、音频等)、医学显像、卫星/地理成像；安全、历史档案、长期记录保持、消费者私人归档等。

此外，已经按照35mm电影胶片、分割成帧、可能具有间歇运动和可能具有快门开闭(shuttering)的情形描述了优选的实施例。这是很方便的，因为其允许使用最通常可得到的生胶片，和设计用于这样的生胶片的较大范围的设备。但是，本发明构思不限于此并且可以应用于其它类型的生胶片(包括胶片薄片)，应用于不将胶片分割成帧，但是可以使用其它的分割或没有分割的装置，和应用于以连续方式而不是以间歇运动来移动胶片的装置。根据本发明原理的其它示例是形式上与纸张(例如，字母尺寸或5″×7″的图片大小)类似的一片胶片。

就上述内容，前述内容仅仅图解说明了本发明的原理，因此应当理解，本领域的技术人员将能够设计出许多尽管在此处没有明确地描述但是能够具体化本发明的原理并且在本发明的精神和范围之内的可替换布置。例如，尽管在图12中示出为分离的元件，但是图12的编码器和映射器可以是同一元件的一部分。因此应当理解，可以对图解说明的实施例作出许多修改，并且在不背离如所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以设计出许多其它的布置。

Claims

1.一种在其上记录有数据的介质，包括：

胶片；

其中胶片的多个部分表示代表数据的不同光学密度值；和

其中每个光学密度等级与来自符号星座的符号相关联。

2.如权利要求1所述的介质，其中所述胶片是单色胶片。

3.如权利要求1所述的介质，其中每个光学密度等级表示一个不同的灰度级。

4.如权利要求1所述的介质，其中每个光学符号表示多个数据位。

5.如权利要求1所述的介质，其中为了记录的目的而将所述胶片分段。

6.如权利要求1所述的介质，其中所述胶片是片带。

7.如权利要求6所述的介质，其中将所述片带分割成多个帧，以便传送表示不同光学密度值的部分。

8.如权利要求1所述的介质，其中所述部分是像素区域。

9.如权利要求8所述的介质，其中以类似棋盘的图案在胶片的至少一帧上布置所述像素区域。

10.如权利要求8所述的介质，其中以类似长方形的图案在胶片的至少一帧上布置所述像素区域。

11.如权利要求1所述的介质，其中使胶片间歇地移动以便记录或重放。

12.如权利要求1所述的介质，其中使胶片连续地移动以便记录或重放。

13.如权利要求1所述的介质，其中在其上存储的至少一些数据表示电影的至少一部分。

14.如权利要求1所述的介质，其中在其上存储的数据以包括首标的格式进行存储。

15.如权利要求14所述的介质，其中所述首标包括表示元数据的数据。

16.如权利要求14所述的介质，其中所述首标包括可读的文本。

17.如权利要求16所述的介质，其中至少一部分所述文本表示编码信息。

18.一种装置，包括：

映射器，用于选择多个光学密度等级之一作为施加到映射器的数据的函数，其中每个光学密度等级表示来自符号星座的一个符号；和

光源，用于使胶片曝光，以使得所选择的光学密度等级被记录在胶片上。

19.如权利要求18所述的装置，其中每个光学密度等级与一个不同的灰度级相关联。

20.如权利要求18所述的装置，其中所述光源使胶片的帧曝光，以使得至少一个帧记录所选择的光学密度等级。

21.如权利要求18所述的装置，其中所述光源使胶片的帧曝光，以使得所选择的光学密度等级以类似棋盘的图案记录在胶片的至少一个帧上。

22.如权利要求18所述的装置，其中所述光源使胶片的帧曝光，以使得所选择的光学密度等级以类似长方形的图案记录在胶片的至少一个帧上。

23.如权利要求18所述的装置，其中每个光学符号表示多个数据位。

24.如权利要求18所述的装置，还包括编码器，用于在选择光学密度等级之前以误差校正码编码数据。

25.如权利要求18所述的装置，其中至少一些数据表示电影的至少一部分。

26.一种片盒，包括：

胶片；和

用于装入胶片的外壳；

其中胶片的多个部分表示不同的光学密度值，和

其中每个光学密度等级与来自符号星座的符号相关联，由此胶片存储数据。

27.如权利要求26所述的片盒，其中所述胶片是单色胶片。

28.如权利要求26所述的片盒，其中每个光学密度等级表示一个不同的灰度级。

29.如权利要求26所述的片盒，其中每个光学密度等级表示从光学符号星座中选择的一个光学符号。

30.如权利要求26所述的片盒，其中所述胶片包括多个帧，用于传递表示不同光学密度值的多个部分。

31.如权利要求26所述的片盒，其中所述部分是像素区域。

32.如权利要求31所述的片盒，其中以类似棋盘的图案在胶片的至少一帧上布置所述像素区域。

33.如权利要求31所述的片盒，其中以类似长方形的图案在胶片的至少一帧上布置所述像素区域。

34.如权利要求26所述的片盒，还包括布置在片盒的表面上的标识符，该标识符表示与存储在胶片上的数据相关联的信息。

35.如权利要求34所述的片盒，其中所述标识符是可读文本标签。

36.如权利要求34所述的片盒，其中所述标识符是条形码。

37.如权利要求34所述的片盒，其中所述标识符是磁条。

38.如权利要求34所述的片盒，其中所述标识符是固态存储器芯片。

39.如权利要求34所述的片盒，其中所述标识符是射频识别(RFID)标记。

40.一种用于存储数据的方法，该方法包括：

接收数据；

将所述数据映射到从光学符号星座选择的光学符号；和

在胶片上记录光学符号。

41.如权利要求40所述的方法，其中所述胶片是单色胶片。

42.如权利要求40所述的方法，其中所述光学符号表示光学密度等级。

43.如权利要求40所述的方法，其中所述光学密度等级表示灰度级。

44.如权利要求40所述的方法，其中所述记录步骤包括将光学符号记录在胶片的至少一帧上的步骤。

45.如权利要求40所述的方法，其中所述记录步骤包括使至少一帧的像素区域曝光以便记录光学符号的步骤。

46.如权利要求40所述的方法，其中至少一些数据表示电影的至少一部分。

47.一种装置，包括：

检测器，用于检测记录在胶片上的光学密度等级，每个光学密等级表示来自符号星座的一个符号；和

去映射器，用于响应于检测的光学密度等级，提供所表示的符号。

48.如权利要求47所述的装置，其中每个光学密度等级与一个不同的灰度级相关联，以使得检测器检测灰度级。

49.如权利要求47所述的装置，其中每个光学符号表示多个数据位。

50.如权利要求47所述的装置，其中至少一些检测到的光学密度等级表示电影的至少一部分。

51.如权利要求47所述的装置，还包括解码器，用于解码检测到的光学密度等级，以便提供恢复的数据。

52.如权利要求47所述的装置，其中至少一些恢复的数据表示电影的至少一部分。

53.一种用于恢复在胶片上存储的数据的方法，该方法包括：

检测记录在胶片上的光学密度等级；和

根据检测到的光学密度等级恢复数据，其中每个光学密度等级表示来自符号星座的一个符号。

54.如权利要求53所述的方法，其中所述检测步骤包括扫描胶片的步骤。

55.如权利要求53所述的方法，其中所述胶片是单色胶片。

56.如权利要求53所述的方法，其中每个光学密度等级表示一个光学符号。

57.如权利要求53所述的方法，其中每个光学密度等级表示一个灰度级。

58.如权利要求53所述的方法，其中至少一些恢复的数据表示电影的至少一部分。