CN101287076A - 用ip网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法和系统 - Google Patents

用ip网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统和方法，包括计算机、电视机及IP网络，尤其还包括计算机PC盒和电视机TV盒，其中，计算机的显示输出接口和通信接口连接到计算机PC盒，计算机PC盒通过IP网络与电视机TV盒进行通信，电视机TV盒的音视频信号输出到电视机，电视机侧的其他输入输出设备通过电视机TV盒的相应接口接入系统。IP网络采用的通信介质包括五类线、电力线、无线或光纤。本发明利用现有的家庭局域网，或是利用室内电力线或无线通信构造IP网络，实现家庭内音视频信号和控制信号在电脑与电视机之间双向传输，极大地方便了以电脑为核心的家庭在线娱乐系统的布置。

Description

用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法和系统
技术领域
本发明涉及互联网接入技术以及电视机和计算机的应用以及家庭互动娱乐技术，特别是一种以通路配置为特征的，通过IP网络进行通信的PC盒和TV盒，以及通过这对PC盒和TV盒联接电视机和电脑进行互动娱乐的系统和方法。
背景技术
随着互联网应用的深入和宽带网络的普及，互联网上涵盖社会方方面面的各种多媒体内容正日益丰富，通过互联网的各种多媒体通信和交流工具也逐渐转向主流。互联网正在从最初的通信和信息获取的工具演变为人们工作、学习、沟通、娱乐等的全方位平台，人们在工作和生活上对互联网的依赖感日渐增大，全球的上网人数特别是宽带上网人数仍在快速增长中。家庭住宅是人们办公室之外接入互联网的最主要地点，因而近年来家庭宽带接入用户数增长最为迅速。
目前，人们在家中书房通过电脑来近距离欣赏Internet网上的多媒体内容、从网上下载电影等各种多媒体文件、存储和观看数码相机的照片、数码摄像机上的录像等已比较普遍。问题是，在书房电脑屏幕上欣赏这些多媒体内容，尤其是长时间欣赏，人们无法获得比较轻松休闲的体验。
而通过电视机在客厅或卧室从较远距离以比较轻松休闲的方式来欣赏网上或家庭电脑上的多媒体内容，目前还缺少比较好的手段。目前最普遍的做法是，增添一台娱乐电脑，专门用于电视机网上娱乐。这台娱乐电脑其实与用户已有的家庭电脑功能并无不同，很多家庭难以承受这种重复投资。而且这两台电脑之间要共享信息和共享上网，安装和操作方法也颇为复杂。另外，由于各种应用软件频繁升级和病毒在网上的广泛传播，电脑的维护工作量不小，增加一台电脑，即增加了一台电脑的维护工作量。
另一种方法是，向IPTV(网络电视)运营商申请IPTV服务，通过专门的IP(网络)机顶盒来实现电视机网上娱乐。这种方法也有不少问题。首先，IPTV服务目前还没有广泛开展，而且短时间内也无法普及；同时，IPTV服务所能提供的内容，完全受IPTV运营商的限制。而且IP机顶盒一般不能共享家庭电脑上的内容，即使要共享电脑上的内容，操作也很复杂。当然，IPTV服务费也是一个问题，在宽带上网费之外增加一笔IPTV服务费，对于很多家庭而言是一个额外的经济负担，
如何通过电视机以比较轻松休闲的方式来欣赏网上或家庭电脑上的多媒体内容而不会大幅度增加成本、不过多增加操作复杂度和维护工作量，一直是没有解决的问题。
另外，通过有线数字电视网或模拟电视网目前仍是收看电视节目的主要方式。但目前用户还无法通过比较经济可行的手段进行电视节目录制、电视时光平移，各有线电视节目频道也缺乏有效的手段与广大电视观众进行实时互动。
发明内容
本发明的目的在于避免现有方法的诸多不足而提出一种简便的电视机上网和交互式娱乐的方法和系统。本发明充分利用了用户在家用PC上的投资，为家庭用户实现电视机上网提供了廉价而功能强大的解决方案，简化了电视机上网的操作复杂度，使得电视机用户可以非常方便轻松地欣赏网上和电脑上的多媒体内容。本发明同时较好地解决了有线电视节目的录制、时光平移及有线电视节目频道与电视观众有效地进行实时互动等一系列问题。本发明设计了一对用于实现电脑和电视联网进行电视机上网和互动娱乐的PC(计算机)盒与TV(电视机)盒，这对盒子通过IP网络进行通信，因而可以利用家庭内局域网现有的布线或是利用电力线或无线通信实现的局域网快速组成系统，大大减少工程量。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采用以下的技术方案：
本发明提供了一种计算机侧的PC盒，包括PC盒体，所述的PC盒体内安装有计算机PC盒，所述的计算机PC盒集成有：PC音视频采集压缩通信电路、PC端USB接口电路、PC端显卡接口、PC端IP网络通信模块电路和PC端USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口；PC音视频采集压缩通信电路的一端连接PC端显卡接口，其另一端连接PC端IP网络通信模块电路；PC端USB接口电路的一端连接PC端USB接口，其另一端连接PC端IP网络通信模块电路。
所述的计算机PC盒内还集成有VGA(VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，Video Graphics Array)信号复用电路和VGA输出接口，VGA输出接口通过VGA信号复用电路连接PC端显卡接口。
所述的计算机PC盒内还集成PC端音频输入接口，其连接PC音视频采集压缩通信电路。
本发明还提供一种电视机侧的TV盒，包括TV盒体，所述的TV盒体内安装有电视机TV盒，所述的电视机TV盒集成有：TV数字音视频通信解码电路、TV端USB接口模块电路、USB Hub(集线器)电路、TV端IP网络通信模块电路；TV数字音视频通信解码电路的一端连接TV端视频输出接口，其另一端连接TV端IP网络通信模块电路；TV端USB接口模块电路的一端连接系统中的USB Hub电路，其另一端连接TV端IP网络通信模块电路。
所述的电视机TV盒还集成有TV端音频输出接口，其连接TV数字音视频通信解码电路。
作为一种优选方式，所述的电视机TV盒还集成有：USB设备、TV端USB接口，所述的USB设备连接USB Hub电路；TV端USB接口连接USB Hub电路。
所述的USB设备为USB声卡，USB声卡连接USB Hub电路，其中，所述的USB声卡集成有TV端音频输出接口和TV端麦克风接口。
所述的USB设备也可以为USB接口到PS2键盘鼠标接口的转换器、USB红外接收器、USB射频接收器及USB音视频采集压缩设备之一或其组合。
本发明还提供了一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，包括计算机、电视机及IP通信网络，所述系统还要包括如上所述的计算机PC盒，以及还包括如上所述的电视机TV盒，其中，计算机的显卡接口A连接计算机PC盒的PC端显卡接口；计算机的USB接口连接PC端USB接口；PC端USB接口电路一方面接收计算机发往USB设备的USB第一信号，经数据变换后通过PC端IP网络通信模块电路进行信号输出；另一方面通过PC端IP网络通信模块电路接收处理来自IP网络的USB第二信号并输送到计算机内；计算机PC盒的IP网络通信模块通过IP网络与电视机TV盒的IP网络通信模块相连接，实现计算机模块与电视机模块间的信号及数据传输；电视机TV盒的TV端视频输出接口连接电视机的视频输入接口B；TV端音频输出接口连接电视机音频接口B；TV端USB接口模块一方面接收USB Hub电路转发的USB设备发出的USB第二信号，经驱动后通过IP网络通信模块接口进行信号输出；另一方面通过IP网络通信模块接口接收来自通信线的USB第一信号并转发给USB Hub电路。
其中计算机PC盒的VGA输出接口连接显示器。
如上所述的系统，当然可以用导线直连，例如用五类线。但使用导线直连会增加使用成本，布线工程量也比较大，有时还会影响室内美观。
而本发明的IP网络的连接链路可以是网线、RF无线或是电力线。
USB接口包括规范的USB1.0接口、USB1.1接口和USB2.0接口。
作为一种优选方案：计算机还包括有第二显卡，其中显卡连接PC端显卡接口，第二显卡接口连接显示器；或者显卡连接显示器，第二显卡接口连接PC端显卡接口。
作为上述优选方案的改进方案：第二显卡与计算机PC盒集成为PCI综合卡，所述的PCI综合卡设置在计算机中并通过通信线与电视机TV盒连接。
其中：所述的显卡及第二显卡可以是计算机主板上的集成显卡，也可以是插在计算机主板PCI、AGP或PCI-Express插槽上的独立显卡。
作为一种优选方案，该系统还包括有外部USB设备，所述的外部USB设备与TV端USB接口相连接。所述的外部USB设备为USB声卡、USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB射频接收器及USB音视频采集压缩设备之一或其组合。
所述的TV端麦克风接口用来连接麦克风。
所述的USB声卡其音频输出接口包括接电视机的左右双声道音频接口，和接家庭内的音响系统的5.1声道光纤音频接口。
电视机包括普通的电视机、投影仪和视频显示器。
本发明还提供了一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法，所述方法中计算机的USB接口与电视机TV盒内的USB Hub电路、USB设备和外部USB设备构成一个USB系统，计算机的显卡接口A输出的视频信号通过计算机PC盒、电视机TV盒最终传送给电视机。
其中：USB音视频采集压缩设备将电视音视频信号源发出的电视音视频信号进行数字化采集压缩后通过电视机TV盒、计算机PC盒最终传送给计算机，所述的电视音视频信号源包括数字电视机顶盒、模拟电视调谐器；USB红外接收器用于接收遥控器发射出的红外信号。
用户在构建本发明的系统时，其操作模式具有单工作站模式和双工作站模式。
单工作站模式为：计算机用户和电视机用户通过各自的键盘、鼠标或遥控设备共同控制同一组运行在计算机操作系统下的应用软件，具有相同的显示内容和声音。
双工作站模式为：计算机用户和电视机用户通过各自的键盘、鼠标或遥控设备各自独立控制一组运行在计算机操作系统下的应用软件，各自具有独立的显示内容和声音。
此外，若显示器具有多台，其操作模式也可以为多工作站模式，每台显示器与电视机都通过各自的键盘、鼠标或遥控设备各自独立控制一组运行在计算机操作系统下的应用软件，具有各自独立的显示内容和声音。
与现有技术相比较，本发明充分利用了用户在家用PC上的投资，为家庭用户实现电视机上网提供了廉价而功能强大的解决方案，简化了电视机上网的操作复杂度，使得电视机用户可以非常方便轻松地欣赏网上和电脑上的多媒体内容。本发明同时较好地解决了有线电视节目的录制、时光平移及有线电视节目频道与电视观众有效地进行实时互动等一系列问题。而且本发明利用家庭内局域网现有的布线或是利用电力线或无线通信实现的局域网快速组成系统，大大减少工程量。
附图说明
图1是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的一种实施例结构及其连接方式示意图；
图1-1是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的一种实施例结构及其连接方式示意图，图中TV盒的音频接口接的是家庭音响系统；
图2是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的单工作站模式示意图；
图3是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的网上娱乐和有线数字电视综合应用示意图；
图4是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的电视节目互动应用示意图；
图5是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的双工作站模式示意图；
图6是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统双工作站改进模式的示意图；
图7是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中PCI综合卡的内部方框示意图；
图8是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中计算机PC盒视频采集压缩电路的一种实施例的电原理图；
图9-1是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中PC端USB接口模块的电原理图；
图9-2是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中TV端USB接口模块实施例之一的电原理图；
图10是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中IP通信网络为电力线的一种通信模块的实施例的电原理图；
图11是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中电视机TV盒中USB接口模块的一种实施例的电原理图；
图12-1是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中IP网络为有线局域网的通信示意图；
图12-2是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中IP网络为电力线载波局域网的通信示意图；
图13是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的IP网络为无线通信的示意图；
图14是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统IP网络为无线/电力线载波通信的示意图；
图15是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中通过电视机TV盒将有线数字电视信号发送到计算机的一种实施例的示意图；
图16是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中计算机PC盒的实施例1的方框结构图；
图17是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的PC端IP网络通信模块的电力线接口实施例的结构图；
图18是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统的PC端IP网络通信模块的无线接口实施例的结构方框图；
图19是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中电视机TV盒的实施例1的结构方框图；
图20是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中TV端控制接口模块的实施例1的结构方框图；
图21是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中电视机TV盒的实施例2的结构方框图；
图22-1是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中PC声卡输出接到计算机PC盒的单工作站方式的框图；
图22-2是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中计算机用户和电视机用户需要相互配合使用时的单工作站方式结构方框图；
图22-3是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中计算机用户和电视机用户可各自独立使用时双工作站方式的结构方框图；
图22-4是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中单工作站方式，可接多个TV盒，但各电视机端用户只能单独使用时的结构方框图；
图22-5是本发明的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统中多工作站方式，可接多个TV盒，各电视机端用户能同时使用时的结构方框图。
具体实施方式
下面结合附图及各实施例对本发明的系统、方法、PC盒、TV盒作进一步详尽的描述：
参阅图1、图19、图20和图21、图21-2，本发明的系统包括计算机10、计算机侧的PC盒30、IP网络32、电视机侧的TV盒40、电视机20和外部USB设备60。其中：PC盒30内设置有计算机PC盒31、TV盒40内设置有电视机TV盒41。
本方面的系统还包括有与TV端USB接口4191连接的外部USB设备60，所述外部USB设备60包括外部USB声卡、USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB无线接收器、USB游戏操纵杆、USB摄像头、USB存储设备、USB音视频采集压缩设备。
系统中电视机20包括普通的电视机、投影仪和视频显示器。
计算机PC盒31具有PC音频视频采集压缩通信电路312、PC端USB接口电路313、PC端IP网络通信模块316、PC端显卡接口317、和PC端USB接口315；PC音视频采集压缩通信电路312的一端通过PC端显卡接口317连接计算机10的显卡接口A11，其另一端通过PC端IP网络通信模块316连接PC端IP网络通信接口3161；PC端通信接口电路313的一端通过PC端USB接口315连接计算机10的USB接口12，其另一端连接PC端IP网络通信模块316。
电视机20具有视频输入接口B21和音频接口B22，音频接口B22又分为左声道音频接口和右声道音频接口。
如图1所示，电视机TV盒41具有TV数字音视频通信解码电路412、TV端USB接口模块411、TV端IP网络通信模块416、USB接口4191、视频接口417、USB声卡415、TV端麦克风接口4192和TV端音频输出接口418；TV数字音视频通信解码电路412的一端通过TV端视频输出接口417和TV端音频输出接口418连接电视机的视频输入接口B21和音频输入接口B22，其另一端通过TV端IP网络通信模块416连接TV端IP网络通信接口4161；TV端USB接口模块411的一端连接系统中的USB接口4191，其另一端连接TV端IP网络通信模块416后，连通TV端IP网络通信接口4161；TV端IP网络通信接口4161与PC端IP网络通信接口3161通过IP网络32连接；外部USB设备60通过TV端USB接口4191连接至TV端USB接口模块411。图19所示麦克风通过TV端麦克风接口4192连接TV端USB接口模块411。
图1-1中TV盒的音频接口接的是家庭音响系统。
如图20所示，在一种实施例中，电视机TV盒41内的TV端USB接口模块411可以包括TV端USB通信电路413、USB Hub电路414、USB声卡415和USB红外接收器421。USB声卡415和USB红外接收器421通过USBHub电路414连接在TV端USB通信电路413上。USB声卡415输出左、右声道的音频信号给电视机20；TV端USB通信电路413连接TV端IP网络通信模块416。此时，图20中示出的是电力线接口。
如图21-2所示，在另一种实施方式中，电视机TV盒41内的TV端USB接口模块411可以包括TV端串行通信电路423、红外接收电路421和PS2接口电路422。PS2接口电路422可以外接PS2鼠标键盘；红外接收电路421和PS2接口电路422通过TV端串行通信电路423连接在TV端IP网络通信模块416上。
如图1所示，PC端IP网络通信模块316一方面接收计算机10发往USB设备的USB第一信号，经驱动后通过PC端IP网络接口进行信号输出；另一方面通过PC端IP网络接口3161接收来自IP网络32的USB第二信号并输送到计算机10内。
TV端IP网络通信模块416一方面接收USB Hub电路414转发的USB设备发出的USB第二信号，经驱动后通过TV端IP网络接口进行信号输出；另一方面通过TV端IP网络通信接口接收来自IP网络的USB第一信号并转发给USB Hub电路414。
如图21所示，当电视机为高清电视机时，电视机TV盒41的TV数字音视频通信解码电路412输出到外部的信号就包括视频的Y信号、Pb信号、Pr信号以及音频的左右声道信号。
显卡接口A11、视频输入接口B21和TV端视频输出接口417或PC端显卡接口317为VGA、S-Video、复合视频Composite Video及DVI接口之一。TV端音频输出接口418可以是双声道音频接口也可以是5.1声道的光纤接口。
计算机10的音频输出接口A13输出的音频信号通过计算机PC盒31、电视机TV盒41最终传送给电视机20或家庭音响系统。
IP网络32的物理链路可以为以太网线、RF无线或电力线。
图1所示的系统中，外部USB设备60为USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB射频接收器及USB音视频采集压缩设备之一或其组合。
USB音视频采集压缩设备用于将电视音视频信号源发出的电视音视频信号进行数字化采集压缩后通过通信接口12发送到计算机10，其中信号源包括有线数字电视机顶盒、模拟电视调谐器；图19所示的USB红外窗口用于接收遥控器发射出的红外信号；还可以设置USB射频接收器用于接收射频信号(图中未示出)；USB接口包括规范的USB1.0接口、USB1.1接口和USB2.0接口。
USB设备中USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB射频接收器及USB音视频采集压缩设备，既可以作为TV接口模块41的内置设备，也可以作为外置设备连接本系统。
细叙本发明图1的工作原理：
图1中，计算机10的显卡接口A11输出的视频信号和声卡输出的音频信号，在计算机PC盒31的PC音视频采集压缩通信电路312中进行压缩编码，成为适合网络传送的数据，发给PC端IP网络通信模块316。计算机PC盒31中的PC端USB接口模块电路313负责接收来自计算机通信接口12的USB第一信号，经编码成为控制第一信号后发给PC端IP网络通信模块316；并从PC端IP网络通信模块316送来的控制第二信号中解出USB第二信号并转发给计算机10。PC端IP网络通信模块316负责将收到的视音频信号和第一控制信号进行网络编码、打包、编帧，然后发送到IP网络32上；并从IP网络32上接收分离第二控制信号。
如图1，TV端IP网络通信模块416接收来自IP网络32的信息，并分离音视频信号和第一控制信号。音视频信号送给TV数字音视频通信解码电路412，TV数字音视频通信解码电路412将其解压还原成标准的视频、音频信号，发送到电视机20，我们就可以看到计算机10输出的视频信号最终显示在电视机20屏幕上。控制信号送给TV端USB接口模块411，电视机TV盒41中的TV端USB接口模块电路411负责从接收到的第一控制信号中还原出来自计算机通信接口12的USB第一控制信号，通过USB接口4191发给USB设备60；并从接收来自USB设备60的USB第二信号，经编码成第二控制信号后发给TV端IP网络通信模块416，后通过IP网络32送给计算机PC盒31。
参照图16、图2，计算机PC盒31还可以内置VGA信号复用模块314，用于将来自计算机10的VGA信号转发到VGA输出接口318。当计算机10工作在单工作站方式时，计算机PC盒31的这个VGA输出接口318可以用来接计算机的显示器18。
参照图17和图18，PC端IP网络通信模块316是由以太网HUB电路、PLC网桥模块和电力线模拟接口电路，或者射频接口电路组成的。以太网HUB模块将PC音视频采集压缩通信电路312的音视频数据和PC端USB接口电路313的控制信息，按照不同的地址进行转发。PLC网桥模块和通信接口按照IP网络联网方式的不同，可以是RF无线通信、电力线通信或其他方式。
如图20，TV端USB接口模块411内置TV端USB通信电路413、USB hub电路414、USB声卡415、USB红外接收器电路421。所述的USB声卡415集成有TV端音频输出接口418和TV端麦克风接口4192。
USB声卡415、USB红外接收器电路421以及USB接口4191连接在USBhub电路414上，并通过TV端USB通信电路413、TV端IP网络通信模块416、IP网络32、PC端IP网络通信接口、PC端IP网络通信模块316、PC端通信控制接口电路313、PC端通信接口连接到计算机的USB Host。这种方式下，电视机TV盒可以提供计算机的USB功能。
所述的TV端USB接口模块411可以集成红外接收器电路421、射频接收电路、PS2键盘和鼠标接口之一或其组合。
计算机10输出的声音信号可以通过计算机的USB接口12、计算机PC盒31、IP网络32、电视机TV盒41内部的TV端USB接口模块411、USB Hub电路414、USB声卡415最终被输出到电视机20上；或者通过PC端音视频采集压缩通信电路312、PC端IP网络通信模块316、IP网络32、TV端IP网络通信模块416、TV数字音视频通信解码电路412最终被输出到电视机20上。
图2所示为本发明的单工作站模式，计算机用户和电视机用户通过各自的键盘、鼠标或其他设备共同控制同一组运行在计算机操作系统下的应用软件，计算机10的内置声卡17连接扬声器17-1和麦克风17-2，显示器18连接在计算机PC盒31上。电视机用户的无线键盘63、无线鼠标62或遥控设备61通过无线接收设备连接至TV端USB接口4191并进行相关操作，数字电视机顶盒47通过USB音视频采集压缩设备45或红外发射器46与电视机TV盒41连接，电视机TV盒41通过TV端音频输出接口418、TV端视频输出接口417与电视机20连接。
电视机TV盒41增加连接来自数字电视机顶盒的电视音视频信号输入，这样计算机用户可以在计算机上收看和录制有线数字电视节目，电视机用户可以享受电视节目时光平移、电视节目互动等功能，也可以观看以往录制在计算机10硬盘上的电视节目。
如图3所示，计算机10、电视机20之间通过计算机PC盒31、IP网络32和电视机TV盒41连接在一起，遥控设备61、无线鼠标62和无线键盘63通过电视机TV盒41远程控制计算机10，计算机10通过宽带接口接入互联网。
来自互联网的所有多媒体内容首先由计算机10进行处理，计算机10处理后的结果以视频和音频的方式发送到电视机20。电视机用户5通过接到电视机TV盒41的USB设备对多媒体内容进行互动控制。在电视机TV盒41上的数字电视机顶盒的电视音视频信号输入，使电脑用户可以在计算机10上收看和录制有线数字电视节目，电视机用户5可以享受电视节目时光平移、电视节目互动等功能，也可以观看以往录制在计算机10硬盘上的电视节目。
例如：湖南卫视正在播放“大长今”的电视节目，电视观众由于走开了23分钟，通过时光平移功能，他可以观看23分钟前播出的视频。
电视节目时光平移实现方式和操作方法如下：
(1)“大长今”节目通过有线数字电视网传输到用户家中的数字电视机顶盒，再接入到电视机TV盒41；然后通过通信线32和计算机PC盒31，发送到计算机10；
(2)电视机用户5在需要暂时离开电视机前，按计算机遥控器61上的“电视暂停”键；
(3)电视机TV盒41上连接的USB红外接收器将收到的“电视暂停”信号转发给计算机10；
(4)计算机10收到暂停指令后，对电视节目进行缓存；电视画面被暂定；
(5)23分钟后，电视机用户5返回后，按计算机遥控器61上的“电视播放键”；
(6)计算机10收到电视播放指令后，开始播放缓存的23分钟前的电视节目，同时继续缓存当前有线数字电视台仍在继续播放的电视节目。
请参阅图4，为电视节目互动的一个例子。例如，“湖南卫视”正在通过有线数字电视系统播出“超女”选拔实况，“湖南卫视”同时在互联网上设置了“互动服务器”。计算机10已预先下载安装了一个“湖南卫视”的互动软件。
电视机用户5在观看“超女”选拔实况时，通过按无线遥控器61上的“电视互动键”，电视机屏幕上即出现“超女”选拔“互动窗口”，“超女”选拔实况和互动投票画面同时显示在电视屏幕上。
电视观众可以通过遥控器实施投票，并通过互动窗口看到投票过程和实时的投票结果。这个例子中，我们设想的投票过程如下需要互动软件配合：
1、观众想要给“2#”投票。通过“超女”互动窗口的提示，需要按数字键“2”；
2、观众按了“2”数字键，互动窗口中的红颜色变成绿颜色；
3、观众按确认键，“互动窗口”出现几秒钟的提示信息，提示观众投票完成；
4、“互动窗口”继续显示各选手的最新得票数
同时，电视机20上的USB摄像头通过电视机TV盒41最终连到的计算机10。“湖南卫视”可以在互动服务器通过互联网随时视频采访参与节目的电视观众，并将观众的摄像显示在电视频道上，让遍布全国的电视观众更进一步地参与到实况电视节目中来。
请参阅图5，图5是双工作站模式，计算机用户和电视机用户通过各自的键盘、鼠标或其他设备各自独立控制一组运行在计算机操作系统下的应用软件，各自具有独立的显示内容和声音输出。两者各自欣赏一组独立的显示和声音，两者欣赏的独立显示分别来自显卡接口A11和第二显卡接口中之一，两者欣赏的独立声音分别来自音频输出接口A13和USB声卡415或外部USB声卡之一。
计算机10的内置声卡17连接扬声器17-1和麦克风17-2，显示器18连接在计算机10内的显卡接口A11上，计算机10内另加了一块显卡。该显卡有第二显卡接口并与计算机PC盒31进行连接。与单工作站方式相同，在电视机侧，电视机用户的无线键盘63、无线鼠标62或遥控设备通61通过无线接收设备连接至TV端USB接口4191并进行相关操作，数字电视机顶盒47通过USB音视频采集压缩设备45与电视机TV盒41连接，电视机TV盒41通过音频输出接口418、视频输出接口B417与电视机20连接。
由于计算机10安装了显卡及第二显卡，第二显卡有第二显卡接口。计算机用户和电视机用户可以同时独立使用计算机10，各自有独立的显示和声音输入输出，相互不干扰。为实现双工作站方式工作，计算机10上还需要安装Windows多工作站共享软件。与图2不同的是，显示器18没有连接在计算机PC盒31中的视频输出接口。
请参阅图6，为双工作站改进模式，计算机10的PCI显卡、USB接口电路和计算机PC盒集成为一块PCI综合卡19。如图所示，计算机10有显卡接口A11和一块PCI综合卡19，显示器18接在显卡接口A11上，电脑用户通过显示器18和计算机侧的键盘和鼠标来使用计算机10，从计算机10到电视机20的视频通过PCI综合卡19输出，电视机用户通过接在电视机TV盒41侧的无线PC键盘或遥控器远程操作计算机10，电脑用户和电视机用户相互不干扰。
请参阅图7，在PCI综合卡19内，PCI显卡电路191直接带S-Video输出，视频信号输出PC视频采集压缩通信电路312进行压缩编码，再经PC侧IP网络通信模块316传出。PC侧IP网络通信模块316还连接PC端通信控制接口电路313，PC端通信控制接口电路313连接PCI到USB的转换控制电路192，然后由PCI总线控制器193接入PCI总线194。在PCI综合卡19内，集成在一起的计算机PC盒也不必再进行视频格式转换，也无须接外接电源。这个实施方案的好处是降低了总体成本，也简化了安装，方便了用户使用。如图17所示，所述的计算机PC盒31内集成有PC端音频输入接口319，其连接PC音视频采集压缩通信电路312。
如图8所示，计算机PC盒31由视频转换芯片U1、视频压缩处理芯片U4、AD采样芯片U3构成PC视频采集压缩通信电路312，Q1～Q3构成VGA信号复用电路314，输出VGA信号到VGA输出接口318，视频输出接口318连接计算机显示器18。
视频转换芯片U1将VGA信号转换为复合视频，再经AD采样芯片U3采样为数字信号，然后由视频压缩处理芯片U4进行视频压缩，最后成为适合IP网络传输的视频码流。
如图9-1所示，计算机PC盒31中，PC端USB接口部分由USB处理主芯片U11构成。USB处理主芯片U11的第33脚和第28脚通过R14、R16连接计算机10的USB模块接口12。处理后的通信数据经以太网PHY芯片U12变成IP网络数据流(USB处理主芯片U11为Xilinx公司Spartan系列FPGA芯片XCS40XL型号的芯片)。
请参阅图9-2，是本发明中电视机TV盒中TV端USB接口模块411的另一种实施例的电原理图。U42(FPGA)和U44(ARM)共同完成IP网络数据与USB数据的转换，U41是PCI接口的USB Hub。如图17，使用这种方式的TV端控制接口模块，在计算机PC盒31中可以没有PC端USB接口模块，但是在计算机中必须安装特殊的驱动程序。
如图10所示，IP网络通信模块由电力线通信处理主芯片U21、控制信息存贮芯片U22、以太网PHY芯片U23、以太网HUB芯片U24构成。发送数据时，视音频信号和控制信号分别接入以太网HUB芯片U24，经转换、编码、组帧后合成一路IP数据。再由以太网PHY芯片U23送到电力线通信处理主芯片U21，经处理后由电力线通信处理主芯片U21通过变压线圈T1经过电力线接口接入电力线网络。接收数据时，电力线通信处理主芯片U21通过变压线圈T1经过电力线接口从电力线网络取出IP数据流，经以太网PHY芯片U23送到以太网HUB芯片U24，再由以太网HUB芯片U24解帧并根据不同的地址发送给视音频单元和控制信息处理单元(电力线通信处理主芯片可以采用INTELION公司的INT5200)。
请参阅图11，该图是本发明中电视机TV盒中TV端USB接口模块的一种实施例的电原理图。从TV端IP网络通信模块经过PHY芯片U35连接到USB数据处理芯片U34，USB数据处理芯片U34负责USB数据到IP数据的编解码处理，并连接USB Hub电路414，USB Hub电路414由USB Hub芯片U31构成，USB Hub芯片U31连接TV端红外接收电路421，音频处理芯片U32和电容C7、C8、C5、C4、C3，晶体振荡器Y3，电阻R8、R9、R11一起构成USB声卡415，连接电视机的双声道音频输入端和麦克风输入。
图12-1、图12-2图13、图14为本发明在实施过程中，针对不同的应用，系统的各个部分可以采用不同的组合方式，以降低实施成本或改进用户使用的方便性。图12-1为IP网络是有线局域的结构；图12-2为IP网络是通过电力线搭建的局域网结构；图13为IP网络是通过无线通信搭建的局域网结构；图14为IP网络是通过无线/电力线搭建的局域网结构。
请参阅图15，为通过电视机TV盒将有线数字电视信号发送到计算机的一种实施例。如图所示，来自数字电视机顶盒47的有线数字电视音视频信号，经过USB音视频采集压缩盒45，通过电视机TV盒41，最终被送到计算机10。图15中，电视机TV盒41外接了一个USB红外发射器46，这个发射器的朝向必须对准有线数字电视机顶盒47的红外接收器，这样，电脑用户在收看电视节目时可以远程调台。
图15中，电视机TV盒41还外接了一个USB5.1声道的声卡415，这个声卡通过光纤43连接到家庭音响系统44，这样，电视机用户5可以欣赏到来自计算机10的高质量音频信号。图中，电视机TV盒41的USB设备601连接USB Hub电路，具有多个USB接口4191-1、4191-2、4191-3连接多个USB设备。
如图15所示，在本发明的再一种实施方式中，所述的TV端USB接口模块411集成有TV端USB接口4191，所述的TV端USB接口4191连接USBHub电路414，并连接USB设备601。
所述的USB设备601为USB声卡415，USB声卡415一端连接USB Hub电路414，其中所述的USB声卡415集成有TV端音频输出接口418和TV端麦克风接口4192。
所述的USB设备601还可以为USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB射频接收器及USB音视频采集压缩设备之一或其组合。
图22-1是单工作站模式，计算机声卡输出接到计算机PC盒。图22-2也是单工作站模式，计算机声卡内置，不与计算机PC盒发生关联。图22-3是双工作站方式，计算机有双显卡，第二显卡接口输出接到计算机PC盒，显卡接口A11连接显示器，计算机用户和电视机用户可各自独立使用设备。图22-4也是单工作站方式，电视机一侧可接多个TV盒，但各电视机端用户中只能一人单独使用系统。图22-5已经是多工作站方式，可接多个TV盒，各电视机端用户能同时使用系统。
实践证明，本发明为家庭用户实现电视机上网提供了廉价而功能强大的解决方案，简化了电视机上网的操作复杂度，使得电视机用户可以非常方便轻松地欣赏网上和电脑上的多媒体内容。本发明同时较好地解决了有线电视节目的录制、时光平移及有线电视节目频道与电视观众有效地进行实时互动等一系列问题。
尽管本发明已作了详细的说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出各种替代方案、修改和改动，因此，所有这些替代方案、修正和改动，都应该包括在权利要求的精神和范围之内

Claims (22)

1、一种计算机PC盒，包括PC盒体，其特征在于：所述的计算机PC盒(31)集成有：PC端显卡接口(317)、PC音视频采集压缩通信电路(312)、PC端USB接口电路(313)、PC端USB接口(315)、PC端IP网络通信模块(316)、PC端IP网络通信接口(3161)；PC音视频采集压缩通信电路(312)的一端连接PC端显卡接口(317)，其另一端连接PC端IP网络通信模块(316)；PC端USB接口电路(313)的一端连接PC端USB接口(315)，其另一端连接PC端IP网络通信模块(316)。
2、根据权利要求1所述的计算机PC盒，其特征在于：所述的PC端IP网络通信接口(3161)包括以太网、室内电力线、无线或光纤接口中的至少一种。
3、根据权利要求1所述的计算机PC盒，其特征在于：所述的计算机PC盒(31)内集成有PC端音频输入接口(319)，其连接PC音视频采集压缩通信电路(312)。
4、根据权利要求1所述的计算机PC盒，其特征在于：所述的计算机PC盒(31)内还集成有VGA信号复用电路(314)和VGA输出接口(318)，VGA输出接口(318)通过VGA信号复用电路(314)连接PC端显卡接口(317)。
5、一种电视机TV盒，包括TV盒体，其特征在于：所述的TV盒体内安装有电视机接口模块(41)，所述的电视机接口模块(41)集成有：TV端IP网络通信接口(4161)、TV端IP网络通信模块(416)、TV数字音视频通信解码电路(412)和TV端视频输出接口(417)、TV端USB接口模块(411)；TV数字音视频通信解码电路(412)的一端连接TV端视频输出接口(417)，其另一端连接TV端IP网络通信模块(416)；TV端USB接口模块(411)连接TV端IP网络通信模块(416)。
6、根据权利要求5所述的电视机TV盒，其特征在于：所述的TV端IP网络通信接口(4161)包括以太网、室内电力线、无线或光纤接口中的至少一种。
7、根据权利要求5所述的计算机PC盒，其特征在于：所述的电视机TV接口模块(41)内集成有TV端音频输出接口(418)，连接TV数字音视频通信解码电路(412)。
8、根据权利要求5所述的电视机TV盒，其特征在于：所述的TV端USB接口模块(411)集成有TV端USB通信电路(413)、USB Hub电路(414)、USB设备(601)、TV端USB接口(4191)，所述的TV端USB通信电路(413)的一端连接系统中的USB Hub电路(414)，其另一端连接TV端IP网络通信模块(416)，所述的USB设备(601)和TV端USB接口(4191)均连接USBHub电路(414)。
9、根据权利要求8所述的电视机TV盒，其特征在于：所述的USB设备(601)为USB声卡(415)、USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB射频接收器及USB音视频采集压缩设备之一或其组合，所述的USB声卡(415)集成有TV端音频输出接口(418)和TV端麦克风接口(4192)。
10、根据权利要求5所述的电视机TV盒，其特征在于：所述的TV端USB接口模块(411)集成了USB红外接收器电路(421)、USB射频接收电路、USB转PS2键盘和鼠标接口之一或其组合。
11、一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，包括计算机(10)、电视机(20)及IP网络(32)，其特征在于：系统还包括计算机PC盒(30)和电视机TV盒(40)，其中，计算机的显卡接口A(11)连接计算机PC盒(30)的PC端显卡接口(317)，计算机的USB接口(12)连接PC端USB接口(315)；计算机PC盒(30)的PC端IP网络通信接口(3161)通过IP网络(32)与电视机TV盒的TV端IP网络通信接口(4161)进行通信；电视机PC盒(30)的TV端视频输出接口(417)连接电视机(20)的视频输入接口B(21)；电视机TV盒(40)的TV端音频输出接口(418)连接电视机(20)的音频输入接口B(22)或家庭音响系统。
12、根据权利要求11所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：计算机的音频输出接口A(13)连接计算机PC盒的音频输入接口(319)。
13、根据权利要求11所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：IP网络(32)采用的通信介质包括五类线、电力线、无线或光纤。
14、如权利要求11所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：计算机PC盒(30)的VGA输出接口(318)连接显示器(18)。
15、根据权利要求11所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：计算机(10)具有第二显卡接口，其中计算机的显卡接口A(11)和第二显卡接口分别连接PC端显卡接口(317)和显示器(18)的其中之一。
16、根据权利要求15所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：第二显卡接口与计算机PC盒(31)集成为PCI综合卡(19)，所述的PCI综合卡(19)设置在计算机(10)中，并通过IP网络(32)与电视机接口模块(41)连接。
17、根据权利要求11所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：系统还包括有外部USB设备(60)，所述的外部USB设备(60)与TV端USB接口(4191)连接，外部USB设备(60)包括外部USB声卡、USB-PS2接口转换器、USB红外接收器、USB无线接收器、USB游戏操纵杆、USB摄像头、USB存储设备、USB音视频采集压缩设备。
18、根据权利要求11所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：电视机(20)包括普通的电视机、投影仪和其他视频显示设备。
19、一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法，基于权利要求11～18所述的用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的系统，其特征在于：发送到电视机(20)上的视频信号来自计算机(10)的显卡输出；计算机(10)的显卡接口A(11)输出的视频信号通过计算机PC盒(31)、电视机接口模块(41)最终传送到电视机(20)的视频输入接口B(21)；计算机(10)的USB接口(12)与电视机接口模块(41)内的USB Hub电路(414)、USB设备(601)和外部USB设备(60)构成一个USB系统。
20、如权利要求19所述的一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法，其特征在于：计算机(10)的音频输出接口A(13)输出的音频信号通过计算机PC盒(31)、电视机接口模块(41)最终传送给电视机(20)或家庭音响系统。
21、如权利要求19所述的一种用IP网络连接电视和电脑进行互动娱乐的方法，其特征在于：USB音视频采集压缩设备将电视音视频信号源发出的电视音视频信号进行数字化采集压缩后通过电视机接口模块(41)、计算机PC盒(31)，最终传送给计算机。
22、如权利要求19～21任一所述的方法，其特征在于：所述方法具有双工作站模式，即计算机(10)用户和电视机(20)用户通过各自的键盘、鼠标或遥控设备各自独立控制一组运行在计算机(10)操作系统下的应用软件，两者各自欣赏一组独立的显示和声音，两者欣赏的独立显示分别来自显卡接口A(11)和第二显卡接口中之一，两者欣赏的独立声音分别来自音频输出接口A(13)和USB声卡(415)或外部USB声卡之一。
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