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　　1.引言

　　隨著數字化、網絡化、信息化技術在中國電影產業中的應用，信息安全以及版權保護對于電影母版越來越重要，為了有效保護電影數字母版，本文圍繞電影數字母版介質的應用管理進行了研究。

　　目前，電影數字母版存儲介質以高清數字錄像帶居多，同時有硬盤、LTO數據流磁帶等介質。此外根據《信息安全技術信息系統安全等級保護基本要求(GB/T 22239-2008)》中對于數據存儲介質的要求，應確保存儲介質存放在安全的環境中，并應對介質進行控制和保護，同時應對介質歸檔和查詢等過程進行記錄。因此，實現電影數字母版在使用過程中的高效管理，保證電影數字母版存儲介質使用過程安全，在電影產業高速發展的今天顯得尤為重要。

　　本文在詳細分析電影數字中心使用電影數字母版機制的基礎上，結合超高頻RFID技術以及信息安全管理要求，通過對電影數字母版介質使用過程的邏輯判斷，實現了電影數字母版介質的網絡化、信息化管理。

　　2.電影數字母版的使用機制

　　電影數字節目管理中心(以下簡稱“電影數字中心”)以節目存儲庫為核心，通過對存儲庫中電影數字節目的應用和管理，為中國數字電影的發展提供技術支持和技術服務，為政府主管部門、版權方、院線、放映等單位提供數據統計等運營服務，進而保障各環節的良性運行，達到實現中國電影產業大發展、大繁榮的總目標。電影數字母版在電影數字中心主要被用來完成節目存儲庫建立過程中的音視頻采集和數據轉碼、農村流動放映發行版影片的制作、影院發行母版的制作等。到目前為止，電影數字中心有包括HDCAM-SR高清錄像帶、HD-D5高清錄像帶、HDCAM高清錄像帶、移動硬盤等不低于5種的電影數字母版存儲介質，總數量超過8000盤，并且每年以不低于600盤的數量遞增，介質種類也隨著數量的增加而有所變化。

　　電影數字中心對電影數字母版存儲介質的使用管理機制基本可分為：①入庫管理;②出庫管理;③應用管理;④其他管理。入庫管理即電影數字母版存儲介質進入節目庫的管理需求，可以是單次入庫后再不出庫;也可以是入庫后多次調取應用后的再入庫。出庫管理即電影數字母版存儲介質出節目庫的管理需求，可以是單次出庫后再不入庫;也可以是多次調取應用的多次出庫。應用管理是結合電影數字中心的業務流程對電影數字母版介質應用環節的管理需求，電影數字節目的視音頻上載、聲畫同步、編目、技術審看等應用;采集、編碼、打包、加密等發行版制作應用;審看以及復制應用等。其他管理包括元數據、用戶信息、管理級別等輔助性管理需求。電影數字母版的使用機制分析如圖1所示。

圖1 電影數字母版的使用機制

　　因此，電影數字中心使用和管理電影數字母版介質具有如下特點：①使用過程中電影數字母版存儲介質具有移動性，并且移動情況較為復雜;②電影數字母版存儲介質保存對環境有一定要求;③使用過程中對電影數字母版具有較高的版權管理要求。所以，針對上述情況，在電影數字母版介質的使用過程中，提出如下管理要求：①對電影數字母版介質實現網絡化、信息化管理;②對移動中的電影數字母版存儲介質的軌跡信息進行采集并進行判斷;③在斷網、斷電情況下能實現電影數字母版介質的有效使用跟蹤管理。

　　3.電影數字母版存儲介質記錄原理及該介質對超高頻RFID技術的要求

　　本文以電影數字母版存儲介質中較常用的HDCAM-SR高清錄像帶、HD-D5高清錄像帶、LTO數據流帶等磁帶類存儲介質為例進行測試。上述存儲介質在記錄時，當記錄信號電流通過磁頭線圈時，線圈中將產生感應磁通，由于磁頭線圈繞在高導磁率的鐵氧體磁芯上，因此磁頭線圈產生的感應磁通將要通過磁芯構成閉合回路，但由于磁芯留有工作間隙，間隙處為空氣或玻璃介質，其磁阻要比鐵氧體磁芯大得多，結果使磁力線在磁頭工作間隙處外溢而產生漏磁場。當涂有磁性材料(磁粉)的磁帶與磁頭工作間隙相接觸時，由于磁粉的磁阻很小，它便把磁頭間隙兩端連接起來構成閉合回路，從而對漏磁場形成旁路，結果使磁帶上的磁粉被通過它的磁通所磁化并保留下來。當磁帶以一定的速度移動并經過磁頭工作間隙時，便可在磁帶上留下連續的與記錄信號電流大小成正比的剩磁軌跡(簡稱磁跡)，磁帶經過磁頭示意見圖2。

圖2 磁帶經過磁頭示意圖

　　磁帶重放時，讓記錄有信號磁跡的磁帶與重放磁頭工作間隙接觸，并以與記錄時相同的速度運行。由于磁帶表面留有與記錄信號大小成正比的剩磁感應強度，它會向外輻射漏磁場。當磁帶表面與重放磁頭工作間隙接觸時，該漏磁場被磁頭的鐵心所橋接，磁力線由鐵心的一端進入，從另一端回到磁帶，于是磁頭鐵心中就有大小等于實際接觸磁頭工作間隙的那部分磁帶的磁化量平均值的磁通量。當磁帶運行時，磁帶的磁化量發生變化，從而使磁頭鐵心中的磁通量也發生變化。于是，磁頭線圈中便產生了相應的感生電動勢。例如，HDCAMSR的記錄波長只有0.294微米，這樣短的記錄波長要求磁帶的磁性材料必須具有極高的矯頑力和剩磁通密度。因為記錄波長是如此之短所以磁性層的厚度也必須大大減小，否則不同厚度磁性層上的不同磁化方向會相互抵消形成所謂的自消磁效應。為了提高磁帶的輸出還要減小磁性顆粒的尺寸。此外，為保證磁頭與磁帶更好的接觸狀態還必須提高磁帶表面的平整度。因此，電影數字母版存儲介質在使用的過程中要防止工作環境中的磁場影響數字錄像帶磁跡的完整性，所以要求在管理電影數字母版存儲介質的過程中，系統產生的磁場應符合數字錄像帶長期存放場地的磁場標準，即不影響數字錄像帶磁跡的物理特性，以保障電影數字母版使用過程中的物理安全。

　　射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術按其工作頻率分為：低頻(124～134 KHz)RFID系統、高頻(6～13.56 MHz)RFID 系統和超高頻(840～960 MHz)RFID 系統。而超高頻RFID 系統具有可以標識每個物體，能非接觸遠距離地同時對多個物體進行識讀，存儲信息量非常大，并具有可快速掃描、體型小型化、形狀多樣化、抗污染能力強、可重復使用、具有穿透性和無屏障閱讀等優點。超高頻RFID系統的工作原理為閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去;系統接收天線接收到從射頻卡發送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理;主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。而超高頻RFID 技術與其他的信息網絡相比，信息的傳送更加迅速、準確、安全，并且具有讀取距離遠、適合移動物體的識別等特點，符合電影數字母版介質流水線式的工作流程及移動頻率高的管理需要。

　　本文針對超高頻RFID技術以及磁帶類電影數字母版存儲介質的特點，進行了多輪測試驗證。試驗表明，RFID 讀寫器天線與RFID 標簽在1米距離內，且將天線功率設為12DBI 情況下，形成磁場的高斯值為0.4-0.6，遠低于磁帶存儲環境要求磁場強度小于40高斯值的要求;在回放過程中，測試錄像帶經過掃描后，播放性能良好，其色度、亮度及聲場的表現形式均沒有改變，因此電影數字母版RFID 標簽在應用中產生的磁場環境對數字電影錄像帶磁跡安全并無影響。又因為超高頻RFID具有讀取距離遠、適合移動物體的識別等特點，符合電影數字母版流水線式的工作流程及移動頻率高的管理需要，從而保證了電影數字母版使用管理的安全性。另外標簽的尺寸方面考慮，電影數字母版存儲介質HD-D5及HDCAM-SR的外殼尺寸一般為315mm × 187mm× 34mm和228mm ×140mm ×32mm，且電影數字節目以流水線式的流程進行制作，由于不同的工作流程均需要使用電影數字母版，根據電影數字母版的使用要求，需要在信息采集的過程中，了解被掃描到的電影數字母版存儲介質的信息內容，該信息包括標簽編號、母版名稱、母版及讀取設備類型等。基于電影數字母版使用的特點，在電影數字母版使用的過程中，要求系統電子標簽的尺寸能夠適合電影數字母版存儲介質的尺寸，而且電子標簽應具有信息存儲量大、使用頻率高、防止被破壞和被撕毀的特點。根據電影數字母版存儲介質的特有尺寸，設計RFID無源標簽厚度為不超過2mm，側面標簽應呈長條狀，尺寸小于或等于50mm(長)× 15mm(寬)，該無源標簽可打印，打印后即應有粘附能力，且粘附物質無腐蝕性，粘附對象長期使用保證無破壞性影響。在無源標簽的應用過程中，具有規范性和可靠性，有防拆、防污和防水功能，以防止盜用電影數字母版而撕毀標簽。

　　因此，基于電影數字母版存儲介質記錄原理及該介質對超高頻RFID技術的要求，經過試驗測試及驗證，本文選用基于超高頻RFID技術對電影數字母版介質進行信息讀取管理。

　　4.電影數字母版存儲介質移動判斷邏輯推理

　　以電影數字母版介質在電影數字中心使用為測試用例，電影數字母版進入電影數字中心范圍內，首先需要從東側或西側的電梯間進入，到達離線存儲操作機房后，在電影數字母版存儲介質上粘貼標簽，同時輸入相應影片信息，該步驟標志著相關電影數字母版介質已經在管理范圍之內。電影數字中心9層平面圖如下所示。

　　如圖3所示，在電影數字母版介質使用過程中，電影數字母版可能的途徑以紅色箭頭表示，在正常情況下，電影數字母版可能到達的房間包括離線存儲機房、離線存儲操作機房、發行版制作機房、上載整理機房、服務操作機房等。電影數字母版在電影數字中心內部隨著審片、制作、保存、出庫、入庫等相關用途和流程不同而會進入不同的房間。因此，在管理電影數字母版的過程中，就要實時對電影數字母版的移動信息進行確認，并且要實時區分電影數字母版介質的走向。如果電影數字母版介質沒有按照預定軌跡進行移動，或者在某一地區放置時間超過預定時間，將會向管理人員提出預警，管理人員將檢查相關電影數字母版用途。

圖3 電影數字中心9層平面圖

　　電影數字母版介質智能管理系統中，一個讀寫器配置4個天線，平均每個門配置1個讀寫器，而電影數字母版進入電影數字中心后，基于目前的使用機制，可能會陸續通過4個電梯間、3個機房以及其他多個房間的大門，因此系統應對電影母版的走向自動做出如下判斷：

　　①進入機房判斷

　　②途徑路線判斷

　　③機房判斷

　　⑤出單位判斷

　　⑥進單位判斷

圖4 超高頻RFID天線布局圖④其他路線判斷

　　超高頻RFID天線位置示意圖如圖4所示。

　　根據工作人員使用電影數字母版的經驗，建立了系統判斷分析條件對電影數字母版的位置做出判斷。系統判斷分析條件是一種基于規則的分析判斷，它直接采用語言型判定規則，在設計中不需要建立被判定對象的精確數學模型，通過模擬人的思維方式對一些無法構造數學模型的對象進行有效分析和判定。系統通過讀寫器采集的標簽信息，以采集時間、采集天線的位置以及采集順序作為判斷依據，得出某一時刻電影數字母版位置信息。邏輯判斷推理的核心部分是包含語言規則的規則庫和模糊推理，規則庫是操作人員或是預先設定路線方位的總結。邏輯判斷推理模型的結構如圖5所示。

圖5 邏輯判斷推理模型的組成結構

　　本系統以測量值E1、E2、E3、E4(某個讀寫器所關聯的4個天線信號采集值)為輸入，以判斷信號U(以判斷電影母版位置信息)為輸出的推理模型。在使用電影數字母版過程中，具體判斷電影數字母版規則如圖6所示。

圖6 邏輯判斷推理規則示意圖

　　如圖6所示，貼有標簽的電影數字母版存儲介質在經過某個房間的大門時，如果先被門外的天線讀取，在一定時間段內再被門內的天線讀取，則該類情況被判斷為進門;

　　電影數字母版存儲介質標簽如果先被門內的天線讀取，在一定時間段內再被門外的天線讀取，則該類情況被判斷為出門;

　　電影數字母版存儲介質標簽若只被門內或門外的天線讀取，而在預定時間段內被其他同方位的天線讀取，則該類情況被判斷為經過;

　　若在某段時間內只被門內或門外的天線讀取，則視為停留。

　　上述4種情況為系統判斷電影數字母版實時狀態的規則。當使用電影數字母版時，工作人員先把某一電影數字母版的用途進行預設，同時系統讀取電影數字母版路途狀態，系統經過推理后，若和預設規則不一致，則輸出“違規使用”的判斷，提示信息將以手機短信以及界面提醒的形式發送至管理人員;如果和預設規則一致，則不輸出“違規使用”的判斷。同時電影數字母版移動信息被系統自動記錄，形成統計報表。

　　建立邏輯判斷規則表的基本思想是考慮到在操作過程中所遇到的各種可能出現的情況和相應的判斷策略。系統判定需要根據某房間多組天線的信號讀取值同時結合管理員對電影數字母版經過的路徑預設來判定當時電影數字母版狀態信息，同時系統記錄該位置。如果本次電影數字母版進入某房間的時間不符合預設情況，則報警信息會通知管理員。此外，該邏輯判斷還能根據天線讀取信息的情況，與預設情況進行對照，確保電影數字母版的使用方式按照計劃執行。

　　5.系統實現

　　5.1設計實現

　　根據電影數字中心對電影數字母版介質的管理要求，本文設計了一套集電影數字母版信息采集、信息傳輸、信息處理、信息存儲、信息預警的電影數字母版智能管理系統，系統提供用戶管理，基礎信息管理(包括介質類型管理、介質讀取設備類型管理、讀寫器管理、短信接收人管理、運行參數管理等)，母版出入庫管理，母版出庫審核，母版移動管理，母版跟蹤管理，日志管理等多功能管理。實現了電影數字母版介質使用過程的全程追蹤及電影數字母版使用信息的全方位覆蓋。系統如圖7所示。

圖7 基于超高頻RFID技術的電影數字母版智能管理系統圖

　　根據對電影數字母版的信息獲取需求，將電影數字母版的存儲介質類型、影片名稱、母版用途、入庫時間、啟用時間、停用時間、安全級別、跟蹤路徑及標簽打印時間等相關數據信息存儲到電子標簽中。電影數字母版標簽登記完畢后，標志著該電影數字母版進入工作狀態，當電影數字母版介質進入讀寫器的工作范圍后，系統將通過讀寫器觸發標簽，進行身份驗證，從而在讀寫器和標簽之間建立特定的通信信道，然后標簽開始傳送母版相關數據到數據庫，實時將電影數字母版出入庫、位置信息通過計算機網絡傳遞給后臺處理，實現對電影數字母版數據信息的采集和追蹤。在數據信息采集過程中，通過網絡完成數據庫系統和電影數字母版信息之間的通信建立、防止碰撞和身份驗證。系統會按照預先設定好的判斷依據，自動確認使用途徑，當系統判斷的電影數字母版使用途徑和設定的不一致時，將通過網頁提示報警和短信報警兩種形式發給管理人員，隨后管理人員鎖定報警地點并采取相應措施，從而實現電影數字母版存儲介質的安全管理。

　　系統在使用過程中，管理人員可以通過基于B/S系統結構的web中心平臺進行數據查詢、數據處理、流程控制、后臺監控、報警發布等工作。而系統的ActiveX插件平臺將讀、寫標簽功能嵌入到網頁中，可以使本地程序方便地融入到B/S架構中，使得用戶對本地的硬件設備操作起來更加的便利。同時，ActiveX控件可在線更新，無需另外下載客戶端進行安裝。后臺數據操作采用調用web services接口的方式完成，web中心平臺、ActiveX插件平臺均可通過移動接口的方式持久化信息。系統拓撲結構圖如圖8所示。

圖8 基于超高頻RFID技術的電影數字母版管理系統拓撲結構圖

　　根據電影數字中心對電影數字母版的使用特點和使用區域，將系統部署在電影數字母版使用過程中的必經之路，通過對電影數字母版特征信息的有效采集，實現電影數字母版的全方位定位，以達到對電影數字母版使用過程的高效管理。如發行版制作流程，需經過審看、采集、編碼、加密、打包、下載和發行版審看才能完成，上述流程具有嚴格的操作規程和時間要求，如果此過程中，電影母版沒有按照指定線路流通或者在某一區域停滯時間過長，則可能發生電影母版內容安全或物理性安全不能夠保障的問題，因此，電影母版一旦進入電影數字中心，必須采取嚴格的線路控制、時間控制及地點控制來防止電影母版在使用過程中出現內容及物理安全問題。

　　此外，在系統建設過程中，RFID天線的工作依靠電力，而電磁波存在直射、反射、繞射和散射的傳播機制，在上述傳播機制過程中，除直射外其他傳播方式均有不同程度的能量損耗，而標簽的工作機制是接收到足夠的電磁波來供給標簽工作，如果在電影數字母版的移動過程中，周圍有障礙物或者天線突發故障，則貼在電影數字母版存儲介質上的標簽可能將不能接收到足夠的電磁波來驅動其工作，因此依靠天線的RFID系統將不能正常工作。手持讀寫設備具有便攜、快捷以及讀寫距離可控制的特點，如果一旦發生天線故障或者因傳播途徑而引起的問題，使用手持式讀寫設備，可及時對RFID標簽讀寫和掃描，以達到及時讀取電影數字母版存儲介質上的標簽信息，并進行相應的處理、存儲和通訊。在需要手持讀寫設備的過程中，電影數字母版介質管理系統的判斷方式將以使用時間的長短為判斷依據，如果兩次掃描時間在預設時間之內，則系統正常進行電影數字母版介質流轉信息的采集，包括出庫、途徑、入庫等相關信息。如果兩次掃描時間在預設時間外，則系統發生報警，將報警信息發送至管理人員處，管理人員啟動應急預案。如果兩次掃描并沒有按照預定的手持式讀寫設備進行掃描，則系統同樣會發生報警。

　　5.2測試驗證

　　本文選用二十部影片進行實驗，以HDCAM-SR高清錄像帶作為電影母版的存儲介質。首先將電影母版的標簽編號、母版名稱、母版及讀取設備類型等相關信息寫入電子標簽，將電子標簽粘貼在高清錄像帶上，然后由工作人員將裝載著高清錄像帶的推車送入或送出房間，當錄像帶推車通過RFID掃描天線時，推車上的二十部母版介質信息全部被識別，被識別的信息通過網絡傳輸至后臺數據庫。電影數字母版測試存儲介質如圖9所示。

圖9 電影數字母版測試用存儲介質

　　電影母版信息采集情況如圖10所示。

圖10 電影數字母版采集信息

　　電影母版相關信息的成功采集，標志著上述電影母版進入電影數字中心的電影母版使用流程，系統自動監督該批次電影母版在使用流程過程中是否按照設定的使用流轉。實驗設計了介質流通過程必須經過的帶庫、926房間為中轉地點，對上述房間的移動軌跡進行了實時跟蹤和監控。電影母版移動情況如圖11所示。

圖11 電影母版移動信息

　　如果電影母版沒有按照預期的流動軌道進行流動，系統則會自動進行報警。實驗對如下影響電影母版安全的問題進行了測試，包括電影母版未提出申請帶出相關房間產生的預警，電影母版通過審核后未按時到達指定房間產生的預警，電影母版沒有經過申請而移動產生的預警。圖12是某批次電影母版在實驗過程中產生的報警信息。

　　同時，根據信息安全相關標準中關于存儲介質管理要求，本文選取手持機進行核點測試，選擇任務后，所有待掃描的標簽信息均為白色，掃描到的標簽信息均為綠色，如圖13、圖14所示。

圖12 電影母版報警信息

圖13 未掃描的標簽信息(白色)

　　驗證數據表明，基于超高頻RFID的電影母版智能管理系統可以有效管理進入電影數字中心的電影母版，并能夠及時準確地對電影母版沒有按照正常流程工作進行預警，能夠準確地將發生電影母版安全問題的時間、地點、種類、人員等相關信息報告給管理人員，使管理人員能夠及時有效地對可能產生問題的電影母版做出應急處理，保障了進入電影數字中心電影母版的內容安全和版權安全。

圖14 已經掃描完畢的標簽信息(綠色)

　　6.結論

　　本文所建系統以電子標簽為信息載體，通過超高頻RFID中間件和通用業務組件與數據庫進行交互，從而實現電影數字母版介質智能管理系統的各項功能。本系統涵蓋了超高頻RFID電子標簽、讀寫設備、RFID中間件、管理服務器、數據庫系統及應用軟件系統等。系統設計中充分考慮了選型產品的可集成性、一致性、安全性，系統涉及到的硬件設備均部署于“電影數字中心”的局域網環境中，各子系統的應用業務由主機分布式處理，然后通過局域網與數據中心進行交互，這樣便于日常維護、設備更新、運行監控等業務。同時根據測試驗證，RFID天線讀寫器產生的磁場不會影響數字錄像帶的磁跡，保證了電影數字母版存儲介質的物理安全。同時，本系統實現了電影數字母版的網絡化、信息化管理，有效提高了版權管理和信息安全管理水平，有效提高了電影數字中心對于電影數字母版使用過程的管理能力。